KR102215333B1 - Resist underlayer composition, and method of forming patterns using the composition - Google Patents

Resist underlayer composition, and method of forming patterns using the composition Download PDF

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Abstract

하기 화학식 1로 표시되는 모이어티 또는 하기 화학식 2로 표시되는 모이어티를 포함하는 중합체, 그리고 용매를 포함하는 레지스트 하층막용 조성물, 및 상기 레지스트 하층막용 조성물을 이용한 패턴형성방법을 제공한다.
[화학식 1]

Figure 112017129371016-pat00026

[화학식 2]
Figure 112017129371016-pat00027

상기 화학식 1 및 화학식 2의 정의는 명세서 내에 기재한 바와 같다.A composition for a resist underlayer film comprising a moiety represented by the following Formula 1 or a polymer including a moiety represented by the following Formula 2, and a solvent, and a pattern formation method using the composition for a resist underlayer film are provided.
[Formula 1]
Figure 112017129371016-pat00026

[Formula 2]
Figure 112017129371016-pat00027

The definitions of Formula 1 and Formula 2 are as described in the specification.

Description

레지스트 하층막용 조성물 및 이를 이용한 패턴형성방법{RESIST UNDERLAYER COMPOSITION, AND METHOD OF FORMING PATTERNS USING THE COMPOSITION}Resist underlayer composition and pattern formation method using the same {RESIST UNDERLAYER COMPOSITION, AND METHOD OF FORMING PATTERNS USING THE COMPOSITION}

본 기재는 레지스트 하층막용 조성물, 및 이를 이용한 패턴형성방법에 관한 것이다.The present description relates to a composition for a resist underlayer film, and a pattern forming method using the same.

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 is developing from a pattern of several hundred nanometers to an ultra-fine technology having a pattern of several to tens of nanometers. Effective lithographic techniques are essential to realize such ultra-fine technology.

리쏘그래픽 기법은 실리콘 웨이퍼 등의 반도체 기판 상에 포토레지스트 막을 코팅하고 노광 및 현상을 하여 박막을 형성하고, 그 위에 디바이스의 패턴이 그려진 마스크 패턴을 개재하여 자외선 등의 활성화 조사선을 조사하고, 현상하여, 얻어진 포토레지스트 패턴을 보호막으로 하여 기판을 에칭처리함으로써, 기판 표면에 상기 패턴에 대응하는 미세패턴을 형성하는 가공법이다. In the lithographic technique, a photoresist film is coated on a semiconductor substrate such as a silicon wafer, exposed and developed to form a thin film, and activated radiation such as ultraviolet rays is irradiated through a mask pattern on which the device pattern is drawn, and developed. , A processing method of forming a fine pattern corresponding to the pattern on the surface of the substrate by etching the substrate using the obtained photoresist pattern as a protective film.

초 미세패턴 제조기술이 요구됨에 따라, 포토레지스트의 노광에 사용되는 활성화 조사선도 i-line(365nm), KrF 엑시머 레이저(파장 248nm), ArF 엑시머 레이저(파장 193nm) 등의 단파장이 이용되고 있으며. 이에 따라, 활성화 조사선의 반도체 기판으로부터의 난반사나 정재파 등으로 인한 문제점을 해결하기 위해 레지스트와 반도체 기판 사이에 최적화된 반사율을 갖는 레지스트 하층막(Resist Underlayer) 을 개재하여 해결하고자 하는 많은 검토가 이루어지고 있다As ultra-fine pattern manufacturing technology is required, short wavelengths such as i-line (365 nm), KrF excimer laser (wavelength 248 nm), and ArF excimer laser (wavelength 193 nm) are also used for the exposure of photoresist. Accordingly, in order to solve the problems caused by the diffuse reflection or standing wave from the semiconductor substrate of the activated radiation, many studies have been made to solve the problem by interposing a resist underlayer having an optimized reflectance between the resist and the semiconductor substrate. have

한편, 상기 활성화 조사선 외에 미세패턴 제조를 위한 광원으로써, EUV(Extreme ultraviolet; 파장 13.5 nm), E-Beam(전자빔)등의 고에너지선을 이용하는 방법도 이루어지고 있으며, 해당 광원의 경우 기판으로부터의 반사는 없으나, 패턴 미세화에 따라 형성된 패턴의 무너짐 현상을 개선하기 위해 레지스트와 하부막질의 접착성을 개선하는 연구도 널리 검토되고 있다. 또한, 상기와 같이 광원으로부터 야기되는 문제를 감소시키기 위한 검토와 더불어 에치(etch) 선택비와 내화학성을 개선하려는 연구도 널리 검토되고 있다. On the other hand, as a light source for fine pattern manufacturing in addition to the activated radiation, a method of using high energy rays such as EUV (Extreme ultraviolet; wavelength 13.5 nm) and E-Beam (electron beam) is also performed. Although there is no reflection, studies on improving the adhesion between the resist and the lower film are also being widely studied in order to improve the collapse of the pattern formed as the pattern is refined. In addition, studies to improve etch selectivity and chemical resistance in addition to studies to reduce the problems caused by the light source as described above are also widely studied.

또한, 상기와 같이 광원으로부터 야기되는 문제를 감소시키기 위한 검토와 더불어 에치(etch) 선택비와 내화학성 및 레지스트와의 접착성을 개선하려는 시도도 이어지고 있다.In addition, attempts to improve the etch selectivity, chemical resistance, and adhesion to the resist, along with studies to reduce the problems caused by the light source as described above, have been continued.

일 구현예는 두께가 얇게 형성되어도 코팅 균일성이 향상되고, 표면 러프니스 발생이 감소되며, 포토 레지스트와의 접착성이 향상될 수 있는 레지스트 하층막용 조성물을 제공한다. One embodiment provides a composition for a resist underlayer film capable of improving coating uniformity, reducing surface roughness, and improving adhesion to a photoresist even when the thickness is formed to be thin.

다른 구현예는 상기 레지스트 하층막용 조성물을 이용한 패턴형성방법을 제공한다.Another embodiment provides a pattern forming method using the resist underlayer composition.

일 구현예에 따르면, 하기 화학식 1로 표시되는 모이어티 또는 하기 화학식 2로 표시되는 모이어티를 포함하는 중합체, 및 용매를 포함하는 레지스트 하층막용 조성물을 제공한다.According to one embodiment, there is provided a composition for a resist underlayer film comprising a moiety represented by the following Formula 1 or a polymer including a moiety represented by the following Formula 2, and a solvent.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112017129371016-pat00001
Figure 112017129371016-pat00001

A는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C10의 시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10의 헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴렌기, 또는 이들의 조합이고,A is a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylene group, a substituted or unsubstituted C3 to C10 cycloalkylene group, a substituted or unsubstituted C2 to C10 heterocycloalkylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 arylene group , A substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroarylene group, or a combination thereof,

R2는 C5 내지 C30의 알킬기, C3 내지 C30의 시클로 알킬기, C6 내지 C30의 아릴기 중 어느 하나이고, R 2 is any one of a C5 to C30 alkyl group, a C3 to C30 cycloalkyl group, and a C6 to C30 aryl group,

L3 내지 L6은 각각 독립적으로, 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 또는 이들의 조합이고, L 3 to L 6 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 arylene group, or a combination thereof,

X2 및 X3은 각각 독립적으로, 단일결합, -O-, -S-, -S(=O)-, -S(=O)2-, -C(=O) -, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10의 알키닐렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C10의 시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10의 헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 또는 이들의 조합이고, X 2 and X 3 are each independently a single bond, -O-, -S-, -S(=O)-, -S(=O) 2 -, -C(=O) -, substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylene group, a substituted or unsubstituted C2 to C10 alkenylene group, a substituted or unsubstituted C2 to C10 alkynylene group, a substituted or unsubstituted C3 to C10 cycloalkylene group, a substituted or unsubstituted A C2 to C10 heterocycloalkylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 arylene group, or a combination thereof,

d 내지 i는 각각 독립적으로 0 내지 10 중 어느 하나의 정수이며, d to i are each independently an integer of 0 to 10,

*는 연결지점이고, * Is the connection point,

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112017129371016-pat00002
Figure 112017129371016-pat00002

상기 화학식 2에서, In Chemical Formula 2,

A는 치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환된 C3 내지 C10의 시클로알킬렌기, 치환된 C2 내지 C10의 헤테로시클로알킬렌기, 치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴렌기, 또는 이들의 조합이고, 여기서, A의 치환기는 C5 내지 C30의 알킬기, C3 내지 C30의 시클로 알킬기, C6 내지 C30의 아릴기 중 하나 이상을 포함하며, A is a substituted C1 to C20 alkylene group, a substituted C3 to C10 cycloalkylene group, a substituted C2 to C10 heterocycloalkylene group, a substituted C6 to C30 arylene group, a substituted C2 to C30 heteroarylene group, or these Wherein the substituent of A includes at least one of a C5 to C30 alkyl group, a C3 to C30 cycloalkyl group, and a C6 to C30 aryl group,

L9 내지 L12는 각각 독립적으로, 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 또는 이들의 조합이고,L 9 to L 12 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 arylene group, or a combination thereof,

X5 및 X6은 각각 독립적으로, 단일결합, -O-, -S-, -S(=O)-, -S(=O)2-, -C(=O)-, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10의 알키닐렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C10의 시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10의 헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 또는 이들의 조합이고, X 5 and X 6 are each independently a single bond, -O-, -S-, -S(=O)-, -S(=O) 2 -, -C(=O)-, substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylene group, a substituted or unsubstituted C2 to C10 alkenylene group, a substituted or unsubstituted C2 to C10 alkynylene group, a substituted or unsubstituted C3 to C10 cycloalkylene group, a substituted or unsubstituted A C2 to C10 heterocycloalkylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 arylene group, or a combination thereof,

m 내지 r은 각각 독립적으로 0 내지 10 중 어느 하나의 정수이며, m to r are each independently an integer of 0 to 10,

*는 연결지점이다. * Is the connection point.

다른 구현예에 따르면, 기판 위에 식각 대상 막을 형성하는 단계, 상기 식각 대상 막 위에 일 구현예예 따른 레지스트 하층막용 조성물을 적용하여 레지스트 하층막을 형성하는 단계, 상기 레지스트 하층막 위에 포토 레지스트 패턴을 형성하는 단계, 그리고 상기 포토 레지스트 패턴을 식각 마스크를 이용하여 상기 레지스트 하층막 및 상기 식각 대상막을 순차적으로 식각하는 단계를 포함하는 패턴 형성 방법을 제공한다.According to another embodiment, the steps of forming an etching target layer on a substrate, forming a resist underlayer layer by applying the composition for a resist underlayer film according to an embodiment on the etching target layer, forming a photoresist pattern on the resist underlayer layer And it provides a pattern forming method comprising the step of sequentially etching the resist underlayer layer and the etching target layer using the photoresist pattern using an etching mask.

일 구현예에 따른 레지스트 하층막용 조성물은 코팅 균일성이 향상되고 결함 발생 가능성을 감소시킬 수 있는 레지스트 하층막을 제공할 수 있다.The composition for a resist underlayer film according to an embodiment may provide a resist underlayer film capable of improving coating uniformity and reducing a possibility of occurrence of defects.

도 1 내지 도 5는 일 구현예에 따른 레지스트 하층막용 조성물을 이용한 패턴 형성방법을 설명하기 위한 단면도이다.1 to 5 are cross-sectional views illustrating a method of forming a pattern using a composition for a resist underlayer film according to an embodiment.

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 of ordinary skill in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in various different forms, and is not limited to the embodiments described herein.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. In the drawings, the thicknesses are enlarged to clearly express various layers and regions, and the same reference numerals are attached to similar parts throughout the specification. When a part of a layer, film, region, plate, etc. is said to be "on" another part, this includes not only the case where the other part is "directly above", but also the case where there is another part in the middle. Conversely, when one part is "directly above" another part, it means that there is no other part in the middle.

본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, '치환된'이란, 화합물 중의 수소 원자가 할로겐 원자(F, Br, Cl, 또는 I), 히드록시기, 알콕시기, 니트로기, 시아노기, 아미노기, 아지도기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 카르보닐기, 카르바밀기, 티올기, 에스테르기, 카르복실기나 그의 염, 술폰산기나 그의 염, 인산이나 그의 염, 비닐기, C1 내지 C20 알킬기, C2 내지 C20 알케닐기, C2 내지 C20 알키닐기, C6 내지 C30 아릴기, C7 내지 C30 아릴알킬기, C6 내지 C30 알릴기, 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 in the specification, the term'substituted' means that the hydrogen atom in the compound is a halogen atom (F, Br, Cl, or I), a hydroxy group, an alkoxy group, a nitro group, a cyano group, an amino group, an azido group, or an amino group. Dino group, hydrazino group, hydrazono group, carbonyl group, carbamyl group, thiol group, ester group, carboxyl group or salt thereof, sulfonic acid group or salt thereof, phosphoric acid or salt thereof, vinyl group, C1 to C20 alkyl group, C2 to C20 alke Nyl group, C2 to C20 alkynyl group, C6 to C30 aryl group, C7 to C30 arylalkyl group, C6 to C30 allyl 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 cycloalkynyl group, C3 to C30 heterocycloalkyl group, and a combination thereof.

또한, 본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, '헤테로'란, N, O, S 및 P에서 선택된 헤테로 원자를 1 내지 3개 함유한 것을 의미한다.In addition, unless otherwise defined in the specification,'hetero' means containing 1 to 3 heteroatoms 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 defined in the specification,'*' refers to a connection point of a compound or a compound moiety.

이하 일 구현예에 따른 레지스트 하층막용 조성물에 관하여 설명한다. Hereinafter, a composition for a resist underlayer film according to an embodiment will be described.

일 구현예에 따른 레지스트 하층막용 조성물은 하기 화학식 1로 표시되는 모이어티 또는 하기 화학식 2로 표시되는 모이어티를 포함하는 중합체, 및 용매를 포함한다.The composition for a resist underlayer film according to an embodiment includes a polymer including a moiety represented by the following Formula 1 or a moiety represented by the following Formula 2, and a solvent.

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112017129371016-pat00003
Figure 112017129371016-pat00003

A는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C10의 시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10의 헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴렌기, 또는 이들의 조합이고,A is a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylene group, a substituted or unsubstituted C3 to C10 cycloalkylene group, a substituted or unsubstituted C2 to C10 heterocycloalkylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 arylene group , A substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroarylene group, or a combination thereof,

R2는 C5 내지 C30의 알킬기, C3 내지 C30의 시클로 알킬기, C6 내지 C30의 아릴기 중 어느 하나이고, R 2 is any one of a C5 to C30 alkyl group, a C3 to C30 cycloalkyl group, and a C6 to C30 aryl group,

L3 내지 L6은 각각 독립적으로, 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 또는 이들의 조합이고, L 3 to L 6 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 arylene group, or a combination thereof,

X2 및 X3은 각각 독립적으로, 단일결합, -O-, -S-, -S(=O)-, -S(=O)2-, -C(=O) -, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10의 알키닐렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C10의 시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10의 헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 또는 이들의 조합이고, X 2 and X 3 are each independently a single bond, -O-, -S-, -S(=O)-, -S(=O) 2 -, -C(=O) -, substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylene group, a substituted or unsubstituted C2 to C10 alkenylene group, a substituted or unsubstituted C2 to C10 alkynylene group, a substituted or unsubstituted C3 to C10 cycloalkylene group, a substituted or unsubstituted A C2 to C10 heterocycloalkylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 arylene group, or a combination thereof,

d 내지 i는 각각 독립적으로 0 내지 10 중 어느 하나의 정수이며, d to i are each independently an integer of 0 to 10,

*는 연결지점이고, * Is the connection point,

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112017129371016-pat00004
Figure 112017129371016-pat00004

상기 화학식 2에서, In Chemical Formula 2,

A는 치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환된 C3 내지 C10의 시클로알킬렌기, 치환된 C2 내지 C10의 헤테로시클로알킬렌기, 치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴렌기, 또는 이들의 조합이고, 여기서, A의 치환기는 C5 내지 C30의 알킬기, C3 내지 C30의 시클로 알킬기, C6 내지 C30의 아릴기 중 하나 이상을 포함하며, A is a substituted C1 to C20 alkylene group, a substituted C3 to C10 cycloalkylene group, a substituted C2 to C10 heterocycloalkylene group, a substituted C6 to C30 arylene group, a substituted C2 to C30 heteroarylene group, or these Wherein the substituent of A includes at least one of a C5 to C30 alkyl group, a C3 to C30 cycloalkyl group, and a C6 to C30 aryl group,

L9 내지 L12는 각각 독립적으로, 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 또는 이들의 조합이고,L 9 to L 12 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 arylene group, or a combination thereof,

X5 및 X6은 각각 독립적으로, 단일결합, -O-, -S-, -S(=O)-, -S(=O)2-, -C(=O)-, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10의 알키닐렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C10의 시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10의 헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 또는 이들의 조합이고, X 5 and X 6 are each independently a single bond, -O-, -S-, -S(=O)-, -S(=O) 2 -, -C(=O)-, substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylene group, a substituted or unsubstituted C2 to C10 alkenylene group, a substituted or unsubstituted C2 to C10 alkynylene group, a substituted or unsubstituted C3 to C10 cycloalkylene group, a substituted or unsubstituted A C2 to C10 heterocycloalkylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 arylene group, or a combination thereof,

m 내지 r은 각각 독립적으로 0 내지 10 중 어느 하나의 정수이며, m to r are each independently an integer of 0 to 10,

*는 연결지점이다.* Is the connection point.

일 예로, 상기 화학식 1에서, For example, in Formula 1,

A는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C10의 시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 또는 이들의 조합일 수 있다. A may be a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylene group, a substituted or unsubstituted C3 to C10 cycloalkylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 arylene group, or a combination thereof.

다른 일 예로, 상기 화학식 1에서, In another example, in Chemical Formula 1,

X2 및 X3은 각각 독립적으로, 단일결합, -O-, 또는 -S-이며, X 2 and X 3 are each independently a single bond, -O-, or -S-,

L3 및 L5는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기이고, L 3 and L 5 are each independently a substituted or unsubstituted C6 to C30 arylene group,

L4 및 L6은 각각 독립적으로, 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기일 수 있다. L 4 and L 6 may each independently be a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylene group.

일 예로, 상기 화학식 1의 X2 및 X3, 및 상기 화학식 2의 X5 및 X6 는 각각 독립적으로, 하기 화학식 3으로 표시될 수 있다. For example, X 2 and X 3 in Formula 1, and X 5 and X 6 in Formula 2 may each independently be represented by Formula 3 below.

[화학식 3][Formula 3]

Figure 112017129371016-pat00005
Figure 112017129371016-pat00005

상기 화학식 3에서, In Chemical Formula 3,

Ra 내지 Rc는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C5 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 또는 이들의 조합이고, R a to R c are each independently a substituted or unsubstituted C1 to C5 alkylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 arylene group, or a combination thereof,

Xa 및 Xb는 각각 독립적으로, -O- 또는 -S-이고, X a and X b are each independently -O- or -S-,

na 내지 ne는 각각 독립적으로, 0 내지 5의 정수이며, na to ne are each independently an integer of 0 to 5,

여기서 "치환"은 수소 원자가 C1 내지 C5 알킬기, 히드록시기, 또는 티올기로 치환된 것을 의미한다. Here, "substituted" means that a hydrogen atom is substituted with a C1 to C5 alkyl group, a hydroxy group, or a thiol group.

또 다른 일 예로, 상기 화학식 1 및 상기 화학식 2는 각각 하기 화학식 1-1 및 하기 화학식 2-1로 표시될 수 있다. As another example, Formula 1 and Formula 2 may be represented by Formula 1-1 and Formula 2-1, respectively.

[화학식 1-1][Formula 1-1]

Figure 112017129371016-pat00006
Figure 112017129371016-pat00006

상기 화학식 1에서, In Formula 1,

R1은 C5 내지 C30의 알킬기, C3 내지 C30의 시클로 알킬기, C6 내지 C30의 아릴기 중 어느 하나이고, R 1 is any one of a C5 to C30 alkyl group, a C3 to C30 cycloalkyl group, and a C6 to C30 aryl group,

R2는 수소, 중수소, -F(플루오로기), -Cl(클로로기), -Br(브로모기), -I(아이오도기), 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 카르복실기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C10의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10의 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴티오기, 또는 이들의 조합이고, R 2 is hydrogen, deuterium, -F (fluoro group), -Cl (chloro group), -Br (bromo group), -I (iodo group), hydroxyl group, cyano group, nitro group, amino group, amidino Group, carboxyl group or salt thereof, sulfonic acid group or salt thereof, phosphoric acid group or salt thereof, substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, substituted or unsubstituted C2 to C30 Alkynyl group, substituted or unsubstituted C1 to C10 alkoxy group, substituted or unsubstituted C3 to C10 cycloalkyl group, substituted or unsubstituted C2 to C10 heterocycloalkyl group, substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl A group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryloxy group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 arylthio group, or a combination thereof,

L1 내지 L6은 각각 독립적으로, 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 또는 이들의 조합이고, L 1 to L 6 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 arylene group, or a combination thereof,

X1 내지 X3은 각각 독립적으로, 단일결합, -O-, -S-, -S(=O)-, -S(=O)2-, -C(=O) -, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10의 알키닐렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C10의 시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10의 헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 또는 이들의 조합이고, X 1 to X 3 are each independently a single bond, -O-, -S-, -S(=O)-, -S(=O) 2 -, -C(=O) -, substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylene group, a substituted or unsubstituted C2 to C10 alkenylene group, a substituted or unsubstituted C2 to C10 alkynylene group, a substituted or unsubstituted C3 to C10 cycloalkylene group, a substituted or unsubstituted A C2 to C10 heterocycloalkylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 arylene group, or a combination thereof,

a 내지 i는 각각 독립적으로 0 내지 10 중 어느 하나의 정수이며, a to i are each independently an integer of 0 to 10,

*는 연결지점이고, * Is the connection point,

[화학식 2-1][Formula 2-1]

Figure 112017129371016-pat00007
Figure 112017129371016-pat00007

R3은 C5 내지 C30의 알킬기, C3 내지 C30의 시클로 알킬기, C6 내지 C30의 아릴기 중 어느 하나이고, R 3 is any one of a C5 to C30 alkyl group, a C3 to C30 cycloalkyl group, and a C6 to C30 aryl group,

L7 내지 L12는 각각 독립적으로, 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 또는 이들의 조합이고,L 7 to L 12 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 arylene group, or a combination thereof,

X4 내지 X6은 각각 독립적으로, 단일결합, -O-, -S-, -S(=O)-, -S(=O)2-, -C(=O)-, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10의 알키닐렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C10의 시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10의 헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 또는 이들의 조합이고, X 4 to X 6 are each independently a single bond, -O-, -S-, -S(=O)-, -S(=O) 2 -, -C(=O)-, substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylene group, a substituted or unsubstituted C2 to C10 alkenylene group, a substituted or unsubstituted C2 to C10 alkynylene group, a substituted or unsubstituted C3 to C10 cycloalkylene group, a substituted or unsubstituted A C2 to C10 heterocycloalkylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 arylene group, or a combination thereof,

j 내지 r은 각각 독립적으로 0 내지 10 중 어느 하나의 정수이며, j to r are each independently an integer of 0 to 10,

*는 연결지점이다.* Is the connection point.

상기 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 모이어티는 중심에 시아누르산 골격을 가진다. 이와 같은 구조에 의해 포토 레지스트에 이용되는 광원으로부터 전달되는 광에 대해 상대적으로 높은 굴절률(n) 및 낮은 흡광계수(k)를 가질 수 있다.The moiety represented by Formula 1 or Formula 2 has a cyanuric acid skeleton at the center. With such a structure, it is possible to have a relatively high refractive index (n) and a low extinction coefficient (k) for light transmitted from a light source used in the photoresist.

구체적으로, 화학식 1 또는 화학식 2로 표시되는 모이어티는 중심에 시아누르산 골격을 가지는 경우, 활성화 조사선도 i-line(365nm), KrF 엑시머 레이저(파장 248nm), ArF 엑시머 레이저(파장 193nm) 등의 단파장을 가지는 광뿐만 아니라, EUV(Extreme ultraviolet; 파장 13.5 nm), E-Beam(전자빔)등의 고에너지 파장을 가지는 광에 대해서도 높은 굴절률 및 낮은 흡광계수를 가질 수 있다. Specifically, when the moiety represented by Formula 1 or Formula 2 has a cyanuric acid skeleton in the center, the activation irradiation degree i-line (365 nm), KrF excimer laser (wavelength 248 nm), ArF excimer laser (wavelength 193 nm), etc. It is possible to have a high refractive index and a low extinction coefficient for light having a high energy wavelength such as EUV (Extreme ultraviolet; wavelength 13.5 nm) and E-Beam (electron beam), as well as light having a short wavelength of.

이에 따라, 상기 모이어티를 함유하는 중합체를 포함하는 조성물을, 예컨대, 포토 레지스트 하층막 재료로 사용할 경우, 피식각 막으로부터 광원에 대해 최적화된 반사율을 가짐에 따라 광 간섭 효과를 억제할 수 있고, 식각 공정에서 포토 레지스트층과의 높은 에치 선택비를 가질 수 있으며, 우수한 평탄성을 가질 수 있다.Accordingly, when a composition containing the polymer containing the moiety is used as a material for a photoresist underlayer film, for example, the light interference effect can be suppressed by having an optimized reflectance for the light source from the film to be etched, In the etching process, it can have a high etch selectivity with the photoresist layer, and can have excellent flatness.

상기 화학식 1에 따른 모이어티 또는 화학식 2에 따른 모이어티를 포함하는 중합체는 주쇄에 황(S)을 하나 이상 포함할 수 있다. 주쇄에 황 원자를 하나 이상 포함하는 중합체는 높은 굴절률 구현 및 빠른 식각 속도(etch rate)를 가질 수 있다.The polymer including the moiety according to Formula 1 or the moiety according to Formula 2 may contain one or more sulfur (S) in the main chain. The polymer including one or more sulfur atoms in the main chain may have a high refractive index and a fast etch rate.

일 구현예에 따르면, 상기 화학식 1의 R1은 C5 내지 C30의 알킬기이고, According to an embodiment, R 1 in Formula 1 is a C5 to C30 alkyl group,

R2는 수소, 중수소, -F, -Cl, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 카르복실기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 알킬기이고, R 2 is hydrogen, deuterium, -F, -Cl, a hydroxyl group, a cyano group, a nitro group, an amino group, a carboxyl group or a salt thereof, a sulfonic acid group or a salt thereof, a phosphoric acid group or a salt thereof, or a substituted or unsubstituted C3 to C30 Is an alkyl group of,

X1 내지 X3 중 하나 이상은 각각 독립적으로 -O- 또는 -S-이고, At least one of X 1 to X 3 is each independently -O- or -S-,

L1 내지 L6은 각각 독립적으로 단일결합, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기이고, L 1 to L 6 are each independently a single bond, or a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylene group,

a 내지 i 는 각각 독립적으로 0 내지 5 중 어느 하나의 정수일 수 있다. Each of a to i may independently be an integer of 0 to 5.

일 예로, 화학식 1의 R1은 C5 내지 C30의 장쇄형 알킬기일 수 있다. 이에 따르면, 높은 분자량을 가지는 중합체에 있어서, 화학식 1의 중심 골격에 치환된 치환기가 소수성이기 때문에 용매에 대한 용해도가 우수할 수 있고, 그에 따라 포토 레지스트에 대한 코팅성 및 접착성이 향상될 수 있다. For example, R 1 in Formula 1 may be a C5 to C30 long-chain alkyl group. Accordingly, in a polymer having a high molecular weight, since the substituent substituted in the central skeleton of Formula 1 is hydrophobic, the solubility in the solvent may be excellent, and accordingly, the coatability and adhesion to the photoresist may be improved. .

마찬가지로, 일 구현예에 따르면, 상기 화학식 2의 R3은 C5 내지 C30의 알킬기이고, Likewise, according to one embodiment, R 3 in Formula 2 is a C5 to C30 alkyl group,

X4 내지 X6 중 하나 이상은 각각 독립적으로 -O- 또는 -S-이고,At least one of X 4 to X 6 is each independently -O- or -S-,

L7 내지 L12는 각각 독립적으로 단일결합, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기이고,L 7 to L 12 are each independently a single bond or a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylene group,

j 내지 r은 각각 독립적으로 0 내지 5 중 어느 하나의 정수일 수 있다. j to r may each independently be an integer of 0 to 5.

화학식 2 역시 화학식 1과 마찬가지로 R3은 C5 내지 C30의 장쇄형 알킬기일 수 있다. 역시, 화학식 2의 중심 골격에 치환된 치환기가 소수성이기 때문에, 높은 분자량을 가지는 중합체를 형성하여도 용매에 대한 용해도가 우수할 수 있고, 그에 따라 포토 레지스트에 대한 코팅성 및 접착성이 향상될 수 있다. Formula 2 also, like the general formula 1 R 3 may be a sheet-chain alkyl group of C5 to C30. Also, since the substituent substituted in the central skeleton of Formula 2 is hydrophobic, the solubility in the solvent can be excellent even when a polymer having a high molecular weight is formed, and thus, coating properties and adhesion to the photoresist can be improved. have.

구체적으로, 상기 중합체는 용해성이 우수하여 코팅 균일성(coating uniformity)이 우수한 레지스트 하층막을 형성할 수 있고, 상기 중합체를 레지스트 하층막용 재료로서 사용할 경우, 베이크 공정 중 핀-홀 및 보이드의 형성이나 두께 산포의 열화 없이 균일한 박막을 형성할 수 있을 뿐만 아니라, 하부 기판 혹은 막에 단차가 존재하는 경우, 또는 패턴을 형성할 경우 우수한 갭-필 및 평탄화 특성을 제공할 수 있다.Specifically, the polymer has excellent solubility and can form a resist underlayer film having excellent coating uniformity. When the polymer is used as a material for a resist underlayer film, the formation or thickness of pin-holes and voids during the baking process A uniform thin film can be formed without deterioration of dispersion, and excellent gap-fill and planarization properties can be provided when there is a step difference in a lower substrate or film, or when a pattern is formed.

일 실시예에서, 상기 화학식 1의 R1은 C5 내지 C30의 사슬형 알킬기일 수 있고, In one embodiment, R 1 in Formula 1 may be a C5 to C30 chain alkyl group,

R2는 수소, -F, -Cl, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 카르복실기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 알킬기일 수 있고, R 2 is hydrogen, -F, -Cl, a hydroxyl group, a cyano group, a nitro group, an amino group, a carboxyl group or a salt thereof, a sulfonic acid group or a salt thereof, a phosphoric acid group or a salt thereof, or a substituted or unsubstituted C3 to C30 alkyl group Can be,

X1 내지 X3 중 하나 이상은 -S-일 수 있고, At least one of X 1 to X 3 may be -S-,

L1 내지 L6은 각각 독립적으로 단일결합, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기일 수 있고, L 1 to L 6 may each independently be a single bond, or a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylene group,

a 내지 i 는 각각 독립적으로 0 내지 5 중 어느 하나의 정수일 수 있고,a to i may each independently be an integer of 0 to 5,

상기 화학식 2의 R3은 C5 내지 C30의 사슬형 알킬기일 수 있고, R 3 in Formula 2 may be a C5 to C30 chain alkyl group,

X4 내지 X6 중 하나 이상은 -S-일 수 있고,At least one of X 4 to X 6 may be -S-,

L7 내지 L12는 각각 독립적으로 단일결합, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기일 수 있고,L 7 to L 12 may each independently be a single bond, or a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylene group,

j 내지 r은 각각 독립적으로 0 내지 5 중 어느 하나의 정수일 수 있다. j to r may each independently be an integer of 0 to 5.

앞서 설명한 것과 마찬가지로, 상기 화학식 1 또는 화학식 2에 따른 모이어티 각각은 중심에 시아누르산 골격을 가져 상대적으로 높은 굴절률 및 낮은 흡광계수를 가질 수 있다. 따라서 상기 중합체를 포함하는 조성물을, 예컨대, 포토 레지스트 하층막 재료로 사용할 경우, 피식각 막으로부터 광원에 대해 최적화된 반사율을 가짐에 따라 광 간섭 효과를 억제할 수 있고, 식각 공정에서 포토 레지스트층과의 높은 에치선택비를 가질 수 있으며, 우수한 평탄성을 가질 수 있다.As described above, each of the moieties according to Formula 1 or Formula 2 may have a cyanuric acid skeleton at the center to have a relatively high refractive index and a low extinction coefficient. Therefore, when the composition containing the polymer is used as, for example, a photoresist underlayer material, the light interference effect can be suppressed by having an optimized reflectance for the light source from the film to be etched, and the photoresist layer and the photoresist layer in the etching process It can have a high etch selectivity of, and can have excellent flatness.

또한, 화학식 1에 따른 모이어티 또는 화학식 2에 따른 모이어티를 포함하는 중합체는 주쇄에 황(S)을 포함하고 있어 높은 굴절률 구현 및 빠른 식각 속도(etch rate)를 가질 수 있다.Further, since the moiety according to Formula 1 or the polymer including the moiety according to Formula 2 contains sulfur (S) in the main chain, a high refractive index may be realized and a fast etch rate may be obtained.

일 실시예에서, 상기 중합체는 상기 화학식 1 또는 상기 화학식 2로 표시되는 제1 모이어티와, 상기 화학식 2으로 표시되며 상기 제1 모이어티와는 상이한 A를 포함하는 제2 모이어티를 포함할 수 있다. In one embodiment, the polymer may include a first moiety represented by Formula 1 or Formula 2, and a second moiety represented by Formula 2 and including A different from the first moiety. have.

일 예로, 상기 제2 모이어티는 상기 화학식 2에서,For example, the second moiety is in Formula 2,

제1 모이어티와는 상이한 A를 포함하되, A는 치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환된 C3 내지 C10의 시클로알킬렌기, 치환된 C2 내지 C10의 헤테로시클로알킬렌기, 치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴렌기, 또는 이들의 조합이고, 여기서, A의 치환기는 C5 내지 C30의 알킬기, C3 내지 C30의 시클로 알킬기, C6 내지 C30의 아릴기 중 하나 이상을 포함하며, Includes A different from the first moiety, wherein A is a substituted C1 to C20 alkylene group, a substituted C3 to C10 cycloalkylene group, a substituted C2 to C10 heterocycloalkylene group, a substituted C6 to C30 arylene group , A substituted C2 to C30 heteroarylene group, or a combination thereof, wherein the substituent of A includes at least one of a C5 to C30 alkyl group, a C3 to C30 cycloalkyl group, and a C6 to C30 aryl group,

L9 내지 L12는 각각 독립적으로, 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 또는 이들의 조합이고,L 9 to L 12 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 arylene group, or a combination thereof,

X5 및 X6은 각각 독립적으로, -O-, 또는 -S-이며, X 5 and X 6 are each independently -O-, or -S-,

m 내지 r은 각각 독립적으로 0 내지 5 중 어느 하나의 정수일 수 있다. m to r may each independently be an integer of 0 to 5.

일 예로, 상기 중합체가 서로 다른 제1 모이어티와 제2 모이어티를 포함하는 경우, 제1 모이어티 및 제2 모이어티는 상기 화학식 3으로 표시되는 X2 및 X3, 및 상기 화학식 2의 X5 및 X6 중 하나 이상이 추가로 각각 상이할 수 있다. For example, when the polymer includes a first moiety and a second moiety that are different from each other, the first moiety and the second moiety are X 2 and X 3 represented by Formula 3, and X of Formula 2 One or more of 5 and X 6 may further each be different.

또는, 상기 중합체는 상기 화학식 2으로 표시되며 상기 상기 제1 모이어티 및 상기 제2 모이어티와는 상이한 A를 포함하는 제3 모이어티를 더 포함할 수 있다. Alternatively, the polymer may further include a third moiety represented by Formula 2 and including A different from the first moiety and the second moiety.

보다 구체적으로, 상기 중합체는 하기 화학식 4 내지 화학식 7로 표시되는 모이어티 중 하나 이상을 포함할 수 있다. More specifically, the polymer may include one or more of the moieties represented by the following Chemical Formulas 4 to 7.

[화학식 4][Formula 4]

Figure 112017129371016-pat00008
Figure 112017129371016-pat00008

[화학식 5][Formula 5]

Figure 112017129371016-pat00009
Figure 112017129371016-pat00009

[화학식 6][Formula 6]

Figure 112017129371016-pat00010
Figure 112017129371016-pat00010

[화학식 7][Formula 7]

Figure 112017129371016-pat00011
Figure 112017129371016-pat00011

상기 중합체는 1,000 내지 100,000의 중량평균분자량을 가질 수 있다. 구체적으로는 1,000 내지 50,000, 보다 구체적으로는 1,000 내지 20,000의 중량평균분자량을 가질 수 있다. 상기 범위의 중량평균분자량을 가짐으로써 상기 중합체를 포함하는 레지스트 하층막용 조성물의 탄소 함량 및 용매에 대한 용해도를 조절하여 최적화할 수 있다.The polymer may have a weight average molecular weight of 1,000 to 100,000. Specifically, it may have a weight average molecular weight of 1,000 to 50,000, more specifically 1,000 to 20,000. By having a weight average molecular weight in the above range, the carbon content of the composition for a resist underlayer film containing the polymer and the solubility in a solvent can be adjusted to optimize.

상기 중합체는 상기 레지스트 하층막용 조성물의 총 함량에 대하여 0.1 내지 50 중량%, 0.1 내지 30 중량%, 또는 0.1 내지 15 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함됨으로써 레지스트 하층막의 두께, 표면 거칠기 및 평탄화 정도를 조절할 수 있다.The polymer may be included in an amount of 0.1 to 50% by weight, 0.1 to 30% by weight, or 0.1 to 15% by weight based on the total content of the composition for the resist underlayer film. By being included in the above range, the thickness, surface roughness, and degree of planarization of the resist underlayer film can be adjusted.

또한, 상기 레지스트 하층막용 조성물은 추가적으로 가교제를 더 포함할 수 있다. In addition, the resist underlayer composition may further include a crosslinking agent.

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 polymers. Preferably, a crosslinking agent having at least two crosslinking substituents, for example, methoxymethylated glycoruryl, butoxymethylated glycoruryl, methoxymethylated melamine, butoxymethylated melamine, methoxymethylated benzoguanamine, butoxy Compounds such as methylated benzoguanamine, methoxymethylated urea, butoxymethylated urea, methoxymethylated thiourea, or butoxymethylated thiourea may be used.

상기 가교제로는 내열성이 높은 가교제를 사용할 수 있으며, 예를 들어 분자 내에 방향족 고리(예를 들면 벤젠 고리, 나프탈렌 고리)을 가지는 가교 형성 치환기를 함유하는 화합물을 사용할 수 있다. 상기 가교제는 예컨대 2개 이상의 가교 사이트(site)를 가질 수 있다.As the crosslinking agent, a crosslinking agent having high heat resistance may be used, and for example, a compound containing a crosslinking substituent having an aromatic ring (eg, a benzene ring or a naphthalene ring) in the molecule may be used. The crosslinking agent may, for example, have two or more crosslinking sites.

또한, 상기 레지스트 하층막용 조성물은 상기기 화학식 1로 표시되는 모이어티 또는 상기 화학식 2로 표시되는 모이어티를 포함하는 중합체 외에 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 노볼락계 수지, 글루코우릴계 수지 및 멜라민계 수지 중 하나 이상의 다른 중합체를 더 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, the composition for the resist underlayer film is an acrylic resin, an epoxy resin, a novolac resin, a glucouril resin, and a melamine resin in addition to the polymer containing the moiety represented by Formula 1 or the moiety represented by Formula 2. One or more other polymers of the resin may be further included, but the present invention is not limited thereto.

상기 레지스트 하층막용 조성물은 추가적으로 계면활성제, 열산 발생제, 가소제 또는 이들의 조합의 첨가제를 더 포함할 수 있다.The composition for the resist underlayer film may further include an additive of a surfactant, a thermal acid generator, a plasticizer, or a combination thereof.

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

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, etc. ,4,6-tetrabromocyclohexadienone, benzointosylate, 2-nitrobenzyltosylate, and other organic fonate alkyl esters may be used, but the present invention is not limited thereto.

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

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

이상 설명한 것과 같이, 일 구현예에 따른 상기 중합체는 용해도가 향상되어 유기 용매에 대하여 안정하므로, 상기 중합체를 포함하는 레지스트 하층막용 조성물을, 예컨대, 포토 레지스트 하층막 재료로 사용할 경우, 포토 레지스트 패턴을 형성하기 위한 공정을 수행하는 동안 용매에 의해 박리되거나 화학 물질 발생 등에 따른 부산물 발생을 최소화할 수 있으며, 상부의 포토 레지스트 용매에 의한 두께 손실을 최소화할 수 있다. As described above, since the polymer according to an embodiment has improved solubility and is stable against an organic solvent, when a composition for a resist underlayer film containing the polymer is used as a material for a photoresist underlayer film, for example, a photoresist pattern is used. During the formation process, it is possible to minimize the generation of by-products due to peeling by a solvent or generation of chemical substances, and a loss of thickness due to the upper photoresist solvent.

일 구현예에 따른 레지스트 하층막용 조성물은 코팅 균일성이 우수하고, 안정성이 뛰어나며, 높은 굴절률을 구현할 수 있고, 식각 속도 역시 빠르기 때문에, EUV(Extreme Ultraviolet) 또는 Beam(전자빔)등의 고에너지선을 이용한 리소그래피 공정에 적용될 수 있다. 고에너지선을 이용한 리소그래피 공정은 10nm 내지 20nm 파장, 일 예로 13.5nm와 같은 매우 짧은 파장의 EUV 광을 이용하거나 전자빔 영역에 해당하는 광을 이용하는 리소그래피 기술로서, 20nm 이하의 폭을 가지는 초미세 패턴을 형성할 수 있는 공정이다. The composition for a resist underlayer film according to an embodiment has excellent coating uniformity, excellent stability, can implement a high refractive index, and has a high etch rate, so that high energy rays such as EUV (Extreme Ultraviolet) or Beam (electron beam) can be used. It can be applied to the lithographic process used. The lithography process using high-energy rays is a lithography technology that uses EUV light of a very short wavelength such as 10 nm to 20 nm, for example, 13.5 nm, or light corresponding to the electron beam region, and uses ultra-fine patterns having a width of 20 nm or less. It is a process that can be formed.

EUV, E-Beam과 같은 고에너지선을 이용하여 초미세 패턴을 형성하는 패터닝 공정의 경우에는, 기판으로부터의 반사 문제뿐만 아니라 패턴의 미세화에 따른 패턴의 쓰러짐, 포토 레지스트 패턴 측벽의 러프니스(roughness) 발생과 같은 문제점이 있을 수 있다. In the case of the patterning process in which ultra-fine patterns are formed using high-energy rays such as EUV and E-Beam, not only the problem of reflection from the substrate but also the collapse of the pattern due to the miniaturization of the pattern, and the roughness of the sidewall of the photoresist pattern ) There may be a problem such as occurrence.

일 구현예에 따른 중합체를 포함하는 레지스트 하층막용 조성물에 의해 하층막을 형성하는 경우에는, 용매에 대한 용해성이 우수하여 코팅 균일성이 향상되고, 표면 러프니스 발생이 최소회될 수 있다. 또한, 일 구현예에 따른 레지스트 하층막용 조성물에 의해 형성된 하층막은 피식각 막으로부터 광원에 대해 최적화된 반사율을 가짐에 따라 광 간섭 효과를 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 평탄성이 향상되어 상술한 것과 같은 문제점을 방지할 수 있다. When the underlayer film is formed by the composition for a resist underlayer film including a polymer according to an embodiment, the solubility in a solvent is excellent, so that coating uniformity is improved, and surface roughness may be minimized. In addition, as the underlayer film formed of the composition for a resist underlayer film according to an embodiment has an optimized reflectance for the light source from the film to be etched, not only can the light interference effect be suppressed, but also the flatness is improved, resulting in the same problems as described above. Can be prevented.

한편, 다른 일 구현예에 따르면, 상술한 레지스트 하층막용 조성물을 사용하여 제조된 레지스트 하층막을 제공한다. 상기 레지스트 하층막은 상술한 레지스트 하층막용 조성물을, 예컨대, 기판 위에 코팅한 후 열처리 과정을 통해 경화한 형태일 수 있다. 상기 레지스트 하층막은, 예컨대, 반사방지막일 수 있다.Meanwhile, according to another embodiment, a resist underlayer film manufactured using the above-described composition for a resist underlayer film is provided. The resist underlayer film may be a form obtained by coating the above-described composition for a resist underlayer film, for example, on a substrate and then curing through a heat treatment process. The resist underlayer film may be, for example, an antireflection film.

이하, 상술한 레지스트 하층막용 조성물을 사용하여 패턴을 형성하는 방법에 대하여 도 1 내지 5를 참고하여 설명한다.Hereinafter, a method of forming a pattern using the above-described composition for a resist underlayer film will be described with reference to FIGS. 1 to 5.

도 1 내지 도 5는 본 발명에 따른 레지스트 하층막용 조성물을 이용한 패턴 형성방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 1 to 5 are cross-sectional views illustrating a method of forming a pattern using the composition for a resist underlayer film according to the present invention.

도 1을 참조하면, 우선 식각 대상물을 마련한다. 상기 식각 대상물의 예로서는 반도체 기판(100) 상에 형성되는 박막(102)일 수 있다. 이하에서는 상기 식각 대상물이 박막(102)인 경우에 한해 설명한다. 상기 박막(102)상에 잔류하는 오염물 등을 제거하기 위해 상기 박막 표면을 전 세정한다. 상기 박막(102)은 예컨대 실리콘 질화막, 폴리실리콘막 또는 실리콘 산화막일 수 있다.Referring to FIG. 1, first, an object to be etched is prepared. An example of the object to be etched may be a thin film 102 formed on the semiconductor substrate 100. Hereinafter, only the case where the object to be etched is the thin film 102 will be described. The surface of the thin film is pre-cleaned to remove contaminants, etc. remaining on the thin film 102. The thin film 102 may be, for example, a silicon nitride film, a polysilicon film, or a silicon oxide film.

이어서, 세정된 박막(102)의 표면상에 상기 화학식 1로 표현되는 모이어티 또는 화학식 2로 표현되는 모이어티를 가지는 중합체 및 용매를 포함하는 레지스트 하층막용 조성물을 스핀 코팅방식을 적용하여 코팅한다.Subsequently, a composition for a resist underlayer film including a polymer and a solvent having a moiety represented by Formula 1 or a moiety represented by Formula 2 is coated on the surface of the cleaned thin film 102 by applying a spin coating method.

이후 건조 및 베이킹 공정을 수행하여 상기 박막 상에 레지스트 하층막(104)을 형성한다. 상기 베이킹 처리는 100 내지 500에서 수행하고, 예컨대 100 내지 300에서 수행할 수 있다. 보다 구체적인 레지스트 하층막용 조성물에 대한 설명은 위에서 상세히 설명하였기 때문에 중복을 피하기 위해 생략한다.Thereafter, drying and baking processes are performed to form a resist underlayer layer 104 on the thin film. The baking treatment may be performed at 100 to 500, for example, 100 to 300. Since a more detailed description of the composition for a resist underlayer film has been described in detail above, it will be omitted to avoid redundancy.

도 2를 참조하면, 상기 레지스트 하층막(104) 위에 포토 레지스트를 코팅하여 포토 레지스트 막(106)을 형성한다. Referring to FIG. 2, a photoresist layer 106 is formed by coating a photoresist on the resist underlayer layer 104.

상기 포토 레지스트의 예로서는 나프토퀴논디아지드 화합물과 노볼락 수지를 함유하는 양화형 포토 레지스트, 노광에 의해 산을 해리 가능한 산 발생제, 산의 존재 하에 분해하여 알칼리수용액에 대한 용해성이 증대하여 화합물 및 알칼리가용성수지를 함유하는 화학 증폭형의 양화형 포토 레지스트, 산 발생제 및 산의 존재 하에 분해하여 알칼리 수용액에 대한 용해성이 증대하는 수지를 부여 가능한 기를 지닌 알칼리 가용성 수지를 함유하는 화학 증폭형의 양화형 포토 레지스트 등을 들 수 있다. Examples of the photoresist include a positive photoresist containing a naphthoquinone diazide compound and a novolac resin, an acid generator capable of dissociating an acid by exposure, and decomposition in the presence of an acid to increase solubility in an aqueous alkaline solution. Quantification of chemically amplified type photoresist containing alkali-soluble resin, chemically amplified type containing alkali-soluble resin with groups capable of imparting a resin that increases solubility in aqueous alkali solution by decomposition in the presence of an acid generator and acid Type photoresist, etc. are mentioned.

이어서, 상기 포토 레지스트 막(106)이 형성되어 있는 기판(100)을 가열하는 제1 베이킹 공정을 수행한다. 상기 제1 베이킹 공정은 90 내지 120의 온도에서 수행할 수 있다.Subsequently, a first baking process of heating the substrate 100 on which the photoresist film 106 is formed is performed. The first baking process may be performed at a temperature of 90 to 120.

도 3을 참조하면, 상기 포토 레지스트 막을(106)을 선택적으로 노광한다. 3, the photoresist layer 106 is selectively exposed.

상기 포토 레지스트 막(106)을 노광하기 위한 노광 공정을 일 예로 설명하면, 노광 장치의 마스크 스테이지 상에 소정의 패턴이 형성된 노광 마스크를 위치시키고, 상기 포토 레지스트 막(106) 상에 상기 노광 마스크(110)를 정렬한다. 이어서, 상기 마스크(110)에 광을 조사함으로써 상기 기판(100)에 형성된 포토 레지스트 막(106)의 소정 부위가 상기 노광 마스크를 투과한 광과 선택적으로 반응하게 된다. When an exposure process for exposing the photoresist film 106 is described as an example, an exposure mask having a predetermined pattern formed on a mask stage of an exposure apparatus is positioned, and the exposure mask ( 110). Subsequently, by irradiating light to the mask 110, a predetermined portion of the photoresist film 106 formed on the substrate 100 selectively reacts with the light transmitted through the exposure mask.

일 예로, 상기 노광 공정에서 사용할 수 있는 광의 예로는 활성화 조사선도 i-line(365nm), KrF 엑시머 레이저(파장 248nm), ArF 엑시머 레이저(파장 193nm) 등의 단파장을 가지는 광 뿐만 아니라, EUV(Extreme ultraviolet; 파장 13.5 nm), E-Beam(전자빔)등의 고에너지 파장을 가지는 광 등을 들 수 있다. As an example, examples of light that can be used in the exposure process include not only light having a short wavelength such as an activated irradiation i-line (365 nm), a KrF excimer laser (wavelength 248 nm), and an ArF excimer laser (wavelength 193 nm), but also EUV (Extreme and light having a high energy wavelength such as ultraviolet; wavelength 13.5 nm) and E-Beam (electron beam).

상기 노광된 부위의 포토 레지스트 막(106b)은 상기 비노광 부위의 포토 레지스트 막(106a)에 비해 상대적으로 친수성을 갖게 된다. 따라서, 상기 노광된 부위(106b) 및 비노광 부위(106a)의 포토 레지스트 막은 서로 다른 용해도를 갖게 되는 것이다. The photoresist film 106b at the exposed portion has a relatively hydrophilicity compared to the photoresist film 106a at the unexposed portion. Accordingly, the photoresist film of the exposed portion 106b and the non-exposed portion 106a has different solubility.

이어서, 상기 기판(100)에 제2 베이킹 공정을 수행한다. 상기 제2 베이킹 공정은 90 내지 150의 온도에서 수행할 수 있다. 상기 제2 베이킹 공정을 수행함으로 인해, 상기 노광된 영역에 해당하는 포토 레지스트 막은 특정 용매에 용해되기 쉬운 상태가 된다. Subsequently, a second baking process is performed on the substrate 100. The second baking process may be performed at a temperature of 90 to 150. By performing the second baking process, the photoresist film corresponding to the exposed region is easily dissolved in a specific solvent.

도 4를 참조하면, 현상액을 이용하여 상기 노광된 영역에 해당하는 포토 레지스트 막(106b)을 용해한 후 제거함으로서 포토 레지스트 패턴(108)을 형성한다. 구체적으로, 수산화테트라메틸암모늄(tetra-methyl ammonium hydroxide; TMAH) 등의 현상액을 사용하여, 상기 노광된 영역에 해당하는 포토 레지스트 막을 용해시킨 후 제거함으로서 상기 포토 레지스트 패턴(108)이 완성된다. Referring to FIG. 4, a photoresist pattern 108 is formed by dissolving and removing the photoresist film 106b corresponding to the exposed area using a developer. Specifically, the photoresist pattern 108 is completed by dissolving and removing the photoresist film corresponding to the exposed region using a developer such as tetra-methyl ammonium hydroxide (TMAH).

이어서, 상기 포토 레지스트 패턴(108)을 식각 마스크로 하여 상기 레지스트 하층막을 식각한다. 상기와 같은 식각 공정으로 유기막 패턴(112)이 형성된다. 상기 식각은 예컨대 식각 가스를 사용한 건식 식각으로 수행할 수 있으며, 식각 가스는 예컨대 CHF3, CF4, Cl2, BCl3 및 이들의 혼합 가스를 사용할 수 있다. 앞서 설명한 것과 같이, 일 구현예에 따른 레지스트 하층막 조성물에 의해 형성된 레지스트 하층막은 빠른 식각 속도를 가지기 때문에, 단시간 내에 원활한 식각 공정을 수행할 수 있다. Next, the resist underlayer is etched using the photoresist pattern 108 as an etching mask. The organic layer pattern 112 is formed by the above etching process. The etching may be performed by dry etching using, for example, an etching gas, and the etching gas may be CHF 3 , CF 4 , Cl 2 , BCl 3, and a mixed gas thereof. As described above, since the resist underlayer film formed by the resist underlayer composition according to an embodiment has a fast etching rate, a smooth etching process can be performed within a short time.

도 5를 참조하면, 상기 포토 레지스트 패턴(108)을 식각 마스크로 적용하여 노출된 박막(102)을 식각한다. 그 결과 상기 박막은 박막 패턴(114)으로 형성된다. 앞서 수행된 노광 공정에서, ArF 광원을 사용하여 수행된 노광 공정에 의해 형성된 박막 패턴(114)은 수십nm 내지 수백 nm의 폭을 가질 수 있으며, EUV 광원을 사용하여 수행된 노광 공정에 의해 형성된 박막 패턴(114)은 20nm 이하의 폭을 가질 수 있다. Referring to FIG. 5, the exposed thin film 102 is etched by applying the photoresist pattern 108 as an etching mask. As a result, the thin film is formed as a thin film pattern 114. In the exposure process performed previously, the thin film pattern 114 formed by the exposure process performed using an ArF light source may have a width of several tens to several hundred nm, and a thin film formed by the exposure process performed using an EUV light source. The pattern 114 may have a width of 20 nm or less.

이하, 상술한 중합체의 합성 및 이를 포함하는 레지스트 하층막용 조성물의 제조에 관한 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하도록 한다. 그러나 하기 실시예들에 의하여 본 발명의 기술적 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples of the synthesis of the above-described polymer and the preparation of a composition for a resist underlayer film comprising the same. However, the technical limitations of the present invention are not limited by the following examples.

합성예Synthesis example

합성예 1Synthesis Example 1

컨덴서가 설치된 100mL 둥근 플라스크에 1,3-diallyl-5-(2-hydroxyethyl)-isocyanurate (6.33g, 0.025mol), 1,3-diallyl-5-pentyl-isocyanurate(6.98g, 0.025mol), 1,2-Ethanedithiol (3.77g, 0.04mol), AIBN(Azobisisobutyronitrile) (0.66g, 0.004mol) 및 N,N-디메틸포름아미드(DMF) 30g을 넣은 후 마그네틱 바를 이용하여 교반하며 승온하여, 80℃로 중합 반응을 진행하였다. 4간 동안 반응 후 1-Mercaptohexane (2.96.025mol)과 AIBN (0.33g, 0.002mol)를 넣고 2시간 추가 반응하여 화학식 7의 구조단위를 포함하는 중합반응물을 생성하였다. 반응 완료 후 실온(23℃~25℃)으로 온도를 낮추고 테트라하이드로퓨란(THF) 80g으로 희석한 후 톨루엔과 IPA(Isopropyl alcohol)을 사용하여 4회 정제하여 저분자 및 촉매를 제거해줌으로써, 최종적으로 하기 화학식 4의 구조단위를 포함하는 중합체(분자량(Mw)= 8,000)를 얻었다. 1,3-diallyl-5-(2-hydroxyethyl)-isocyanurate (6.33 g, 0.025 mol), 1,3-diallyl-5-pentyl-isocyanurate (6.98 g, 0.025 mol), 1 in a 100 mL round flask equipped with a condenser. ,2-Ethanedithiol (3.77g, 0.04mol), AIBN (Azobisisobutyronitrile) (0.66g, 0.004mol), and 30g of N,N-dimethylformamide (DMF) were added, and the mixture was stirred using a magnetic bar and the temperature was raised to 80℃. The polymerization reaction proceeded. After the reaction for 4 hours, 1-Mercaptohexane (2.96.025 mol) and AIBN (0.33 g, 0.002 mol) were added and reacted for an additional 2 hours to produce a polymerization reaction product including the structural unit of Formula 7. After completion of the reaction, lower the temperature to room temperature (23℃~25℃), dilute with 80 g of tetrahydrofuran (THF), and purify 4 times using toluene and IPA (Isopropyl alcohol) to remove low molecules and catalyst. A polymer containing the structural unit of Formula 4 (molecular weight (Mw) = 8,000) was obtained.

[화학식 4][Formula 4]

Figure 112017129371016-pat00012
Figure 112017129371016-pat00012

합성예 2Synthesis Example 2

컨덴서가 설치된 250mL 둥근 플라스크에 1,3-diallyl-5-(2-hydroxyethyl)-isocyanurate (12.7g, 0.05mol), Biphenyl-4,4'-dithiol (8.73g, 0.04mol), AIBN (0.66g, 0.004mol) 및 DMF 57g을 넣은 후 마그네틱 바를 이용하여 교반하며 승온하여, 80℃로 중합 반응을 진행하였다. 8시간 동안 반응 후 1-Mercaptohexane (2.96.025mol)과 AIBN (0.33g, 0.002mol)를 넣고 3시간 추가 반응하여 화학식 8의 구조단위를 포함하는 중합반응물을 생성하였다. 반응 완료 후 실온(23℃~25℃)으로 온도를 낮추고 THF 80g으로 희석한 후 톨루엔과 IPA(Isopropyl alcohol)을 사용하여 4회 정제하여 저분자 및 촉매를 제거해줌으로써, 최종적으로 하기 화학식 5의 구조단위를 포함하는 중합체(분자량(Mw)= 3,500)를 얻었다. 1,3-diallyl-5-(2-hydroxyethyl)-isocyanurate (12.7g, 0.05mol), Biphenyl-4,4'-dithiol (8.73g, 0.04mol), AIBN (0.66g) in a 250mL round flask equipped with a condenser. , 0.004mol) and 57g of DMF were added, and the temperature was raised while stirring using a magnetic bar, and the polymerization reaction proceeded to 80°C. After the reaction for 8 hours, 1-Mercaptohexane (2.96.025 mol) and AIBN (0.33 g, 0.002 mol) were added and reacted for an additional 3 hours to produce a polymerization reaction product including the structural unit of Formula 8. After completion of the reaction, lower the temperature to room temperature (23℃~25℃), dilute with THF 80g, and purify 4 times with toluene and IPA (Isopropyl alcohol) to remove low molecules and catalysts. Finally, the structural unit of formula 5 A polymer containing (molecular weight (Mw) = 3,500) was obtained.

[화학식 5][Formula 5]

Figure 112017129371016-pat00013
Figure 112017129371016-pat00013

합성예Synthesis example 3 3

컨덴서가 설치된 100mL 둥근 플라스크에 1,3-diallyl-5-methyl-isocyanurate (11.2g, 0.05mol), 1,4-Dithioerythritol (6.17g, 0.04mol), AIBN (0.66g, 0.004mol) 및 DMF 30g을 넣은 후 마그네틱 바를 이용하여 교반하며 승온하여, 80℃로 중합 반응을 진행하였다. 4시간 동안 반응 후 1-Mercaptohexane (2.96.025mol)과 AIBN (0.33g, 0.002mol)를 넣고 2시간 추가 반응하여 화학식 9의 구조단위를 포함하는 중합반응물을 생성하였다. 반응 완료 후 실온(23℃~25℃)으로 온도를 낮추고 THF 80g으로 희석한 후 톨루엔과 IPA(Isopropyl alcohol)을 사용하여 4회 정제하여 저분자 및 촉매를 제거해줌으로써, 최종적으로 하기 화학식 6의 구조단위를 포함하는 중합체(분자량(Mw)= 7,000)를 얻었다. 1,3-diallyl-5-methyl-isocyanurate (11.2 g, 0.05 mol), 1,4-Dithioerythritol (6.17 g, 0.04 mol), AIBN (0.66 g, 0.004 mol), and DMF 30 g in a 100 mL round flask equipped with a condenser. After putting in, the temperature was raised while stirring using a magnetic bar, and the polymerization reaction proceeded to 80°C. After the reaction for 4 hours, 1-Mercaptohexane (2.96.025 mol) and AIBN (0.33 g, 0.002 mol) were added and reacted for an additional 2 hours to produce a polymerization reaction product including the structural unit of Formula 9. After completion of the reaction, lower the temperature to room temperature (23℃~25℃), dilute with THF 80g, and purify 4 times with toluene and IPA (Isopropyl alcohol) to remove low molecules and catalysts. Finally, the structural unit of formula 6 A polymer containing (molecular weight (Mw) = 7,000) was obtained.

[화학식 6][Formula 6]

Figure 112017129371016-pat00014
Figure 112017129371016-pat00014

합성예 4 Synthesis Example 4

컨덴서가 설치된 250mL 둥근 플라스크에 Bisphenol A diallyl ether (15.4g, 0.05mol), 1,4-Dithioerythritol (6.17g, 0.04mol), AIBN (0.66g, 0.004mol) 및 DMF 56g을 넣은 후 마그네틱 바를 이용하여 교반하며 승온하여, 80℃로 중합 반응을 진행하였다. 4시간 동안 반응 후 1-Mercaptobutane (2.25.025mol)과 AIBN (0.33g, 0.002mol)를 넣고 2시간 추가 반응하여 화학식 10의 구조단위를 포함하는 중합반응물을 생성하였다. 반응 완료 후 실온(23℃~25℃)으로 온도를 낮추고 THF 80g으로 희석한 후 톨루엔과 IPA(Isopropyl alcohol)을 사용하여 4회 정제하여 저분자 및 촉매를 제거해줌으로써, 최종적으로 하기 화학식 7의 구조단위를 포함하는 중합체(분자량(Mw)= 6,500)를 얻었다. Bisphenol A diallyl ether (15.4g, 0.05mol), 1,4-Dithioerythritol (6.17g, 0.04mol), AIBN (0.66g, 0.004mol), and 56g of DMF were added to a 250mL round flask equipped with a condenser, and then using a magnetic bar. The temperature was raised while stirring, and the polymerization reaction proceeded to 80°C. After the reaction for 4 hours, 1-Mercaptobutane (2.25.025 mol) and AIBN (0.33 g, 0.002 mol) were added and reacted for an additional 2 hours to produce a polymerization reaction product including the structural unit of Formula 10. After completion of the reaction, lower the temperature to room temperature (23℃~25℃), dilute with THF 80g, and purify 4 times with toluene and IPA (Isopropyl alcohol) to remove low molecules and catalysts. Finally, the structural unit of formula 7 A polymer containing (molecular weight (Mw) = 6,500) was obtained.

[화학식 7][Formula 7]

Figure 112017129371016-pat00015
Figure 112017129371016-pat00015

비교 합성예 Comparative synthesis example

500ml 2구 둥근 플라스크에 Methyl methacrylate (40g), 2-hydroxyacrylate (52.1g), Benzyl acrylate(70.4g), AIBN (2g), 및 Dioxane (306g) 를 투입하고 콘덴서를 연결하였다. 온도를 80℃로 올리고, 2.5 시간 반응 후, 해당 반응액을 상온으로 냉각시켰다. 반응액을 3 L 광구병으로 옮긴 후 헥산으로 씻어주었다. 얻어진 레진을 30℃ 진공 오븐에서 건조시켜 잔여 용매를 제거해줌으로써 최종적으로 하기 화학식 12로 표현되는 모이어티를 포함하는 중합체(Mw = 12,000)를 얻었다.Methyl methacrylate (40g), 2-hydroxyacrylate (52.1g), Benzyl acrylate (70.4g), AIBN (2g), and Dioxane (306g) were added to a 500ml 2-neck round flask, and a condenser was connected. The temperature was raised to 80° C., and after reaction for 2.5 hours, the reaction solution was cooled to room temperature. The reaction solution was transferred to a 3 L light bulb and washed with hexane. The obtained resin was dried in a vacuum oven at 30° C. to remove the residual solvent, thereby finally obtaining a polymer (Mw = 12,000) containing a moiety represented by the following formula (12).

[화학식 12][Formula 12]

Figure 112017129371016-pat00016
Figure 112017129371016-pat00016

레지스트 하층막용 조성물의 제조Preparation of composition for resist underlayer film

실시예 1Example 1

합성예 1로부터 제조된 중합체 및 Pyridinium p-toluenesulfonate (중합체 100중량부 대비 1중량부)를 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 및 에틸락테이트의 혼합 용매 (혼합 중량비 = 1:1)에 녹인 후, 6시간 동안 교반하여 레지스트 하층막용 조성물을 제조하였다.After dissolving the polymer prepared from Synthesis Example 1 and Pyridinium p-toluenesulfonate (1 part by weight relative to 100 parts by weight of the polymer) in a mixed solvent of propylene glycol monomethyl ether and ethyl lactate (mixed weight ratio = 1:1), for 6 hours By stirring, a composition for a resist underlayer film was prepared.

상기 혼합용매 사용량은 상기 중합체 고형분 함량이 제조되는 레지스트 하층막용 조성물 전체 함량에 대하여 1 중량%가 되도록 하였다.The amount of the mixed solvent used was 1% by weight based on the total content of the composition for a resist underlayer film in which the polymer solid content was prepared.

실시예 2Example 2

합성예 2의 중합체를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.It was carried out in the same manner as in Example 1, except that the polymer of Synthesis Example 2 was used.

실시예 3Example 3

합성예 3의 중합체를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.It was carried out in the same manner as in Example 1, except that the polymer of Synthesis Example 3 was used.

실시예 4Example 4

합성예 4의 중합체를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.It was carried out in the same manner as in Example 1, except that the polymer of Synthesis Example 4 was used.

비교예 1Comparative Example 1

비교합성예 1의 중합체를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.It was carried out in the same manner as in Example 1, except that the polymer of Comparative Synthesis Example 1 was used.

평가evaluation

평가 1: 코팅 균일성 (Coating uniformity)Evaluation 1: Coating uniformity

실시예 1 내지 4 및 비교예 1로부터 제조된 조성물을 각각 2 ㎖씩 취하여 8인치 웨이퍼 위에 각각 도포한 후 auto track(TEL社 ACT-8)를 이용하여 main spin 속도 1,500rpm으로 20초 동안 스핀코팅을 진행 후 210℃에서 90초 동안 경화를 300nm 두께의 박막을 형성하였다. 횡축으로 51point의 두께를 측정하여 코팅 균일성(coating uniformity를 비교하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.2 ml of each of the compositions prepared from Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 were each applied onto an 8-inch wafer, and then spin-coated at a main spin speed of 1,500 rpm using an auto track (TEL ACT-8) for 20 seconds. After proceeding, curing at 210° C. for 90 seconds to form a 300 nm-thick thin film. The thickness of 51 points was measured along the horizontal axis to compare coating uniformity, and the results are shown in Table 1 below.

Coating uniformity(%) 값이 작을수록 코팅 균일성이 우수한 것을 의미한다.The smaller the coating uniformity (%) value, the better the coating uniformity.

Coating uniformity(%)Coating uniformity(%) 실시예 1Example 1 1.51.5 실시예 2Example 2 2.12.1 실시예 3Example 3 1.91.9 실시예 4Example 4 1.81.8 비교예 1Comparative Example 1 3.33.3

평가 2: 접촉각 (Contact angle)Evaluation 2: Contact angle

실시예 1 내지 4 및 비교예 1로부터 제조된 조성물을 각각 2 ㎖씩 취하여 4인치 웨이퍼 위에 각각 도포한 후 스핀 코터(Mikasa社)를 이용하여 1,500rpm으로 20초 동안 스핀코팅을 진행하였다. 이 후 210℃에서 90초 동안 경화를 실시하여 박막을 형성한 후 증류수(DIW)를 표면에 떨어뜨렸을 때의 접촉각을 측정하였다. 측정된 접촉각은 하기 표 2에 기재된 것과 같다. 2 ml each of the compositions prepared from Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 were each applied onto a 4-inch wafer, and then spin-coated at 1,500 rpm for 20 seconds using a spin coater (Mikasa). Thereafter, curing was performed at 210° C. for 90 seconds to form a thin film, and the contact angle when distilled water (DIW) was dropped on the surface was measured. The measured contact angle is as described in Table 2 below.

접촉각이 클수록 레지스트와의 접착력이 우수한 것을 의미한다고 볼 수 있다. It can be seen that the greater the contact angle, the better the adhesion to the resist.

접촉각(°)Contact angle (°) 실시예 1Example 1 7272 실시예 2Example 2 6969 실시예 3Example 3 6969 실시예 4Example 4 6868 비교예 1Comparative Example 1 6262

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.In the above, although specific embodiments of the present invention have been described and illustrated, the present invention is not limited to the described embodiments, and various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. It is self-evident to those who have. Therefore, such modifications or variations should not be individually understood from the technical spirit or point of view of the present invention, and the modified embodiments should be said to belong to the claims of the present invention.

100: 기판 102: 박막
104: 레지스트 하층막 106: 포토 레지스트 막
108: 포토 레지스트 패턴 110: 마스크
112: 유기막 패턴 114: 박막 패턴
100: substrate 102: thin film
104: resist underlayer film 106: photoresist film
108: photoresist pattern 110: mask
112: organic layer pattern 114: thin film pattern

Claims (17)

하기 화학식 1로 표시되는 모이어티 또는 하기 화학식 2로 표시되는 모이어티를 포함하는 중합체; 및 용매를 포함하는 레지스트 하층막용 조성물:
[화학식 1]
Figure 112020081440812-pat00017

A는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C10의 시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10의 헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴렌기, 또는 이들의 조합이고,
R2는 C5 내지 C30의 알킬기, C3 내지 C30의 시클로 알킬기, C6 내지 C30의 아릴기 중 어느 하나이고,
L3 내지 L6은 각각 독립적으로, 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 또는 이들의 조합이고,
X2 및 X3은 각각 독립적으로, 단일결합, -S-, -S(=O)-, -S(=O)2-, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10의 알키닐렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C10의 시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10의 헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 또는 이들의 조합이고,
d 내지 i는 각각 독립적으로 0 내지 10 중 어느 하나의 정수이며,
*는 연결지점이고,
[화학식 2]
Figure 112020081440812-pat00018

상기 화학식 2에서,
A는 치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환된 C3 내지 C10의 시클로알킬렌기, 치환된 C2 내지 C10의 헤테로시클로알킬렌기, 치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴렌기, 또는 이들의 조합이고, 여기서, A의 치환기는 C5 내지 C30의 알킬기, C3 내지 C30의 시클로 알킬기, C6 내지 C30의 아릴기 중 하나 이상을 포함하며,
L9 내지 L12는 각각 독립적으로, 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 또는 이들의 조합이고,
X5 및 X6은 각각 독립적으로, 단일결합, -S-, -S(=O)-, -S(=O)2-, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10의 알키닐렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C10의 시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10의 헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 또는 이들의 조합이고,
m 내지 r은 각각 독립적으로 0 내지 10 중 어느 하나의 정수이며,
*는 연결지점이다.
A polymer comprising a moiety represented by the following formula (1) or a moiety represented by the following formula (2); And a composition for a resist underlayer film containing a solvent:
[Formula 1]
Figure 112020081440812-pat00017

A is a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylene group, a substituted or unsubstituted C3 to C10 cycloalkylene group, a substituted or unsubstituted C2 to C10 heterocycloalkylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 arylene group , A substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroarylene group, or a combination thereof,
R 2 is any one of a C5 to C30 alkyl group, a C3 to C30 cycloalkyl group, and a C6 to C30 aryl group,
L 3 to L 6 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 arylene group, or a combination thereof,
X 2 and X 3 are each independently a single bond, -S-, -S(=O)-, -S(=O) 2 -, a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylene group, a substituted or unsubstituted C2 to C10 alkenylene group, substituted or unsubstituted C2 to C10 alkynylene group, substituted or unsubstituted C3 to C10 cycloalkylene group, substituted or unsubstituted C2 to C10 heterocycloalkylene group, substituted or It is an unsubstituted C6 to C30 arylene group, or a combination thereof,
d to i are each independently an integer of 0 to 10,
* Is the connection point,
[Formula 2]
Figure 112020081440812-pat00018

In Chemical Formula 2,
A is a substituted C1 to C20 alkylene group, a substituted C3 to C10 cycloalkylene group, a substituted C2 to C10 heterocycloalkylene group, a substituted C6 to C30 arylene group, a substituted C2 to C30 heteroarylene group, or these Wherein the substituent of A includes at least one of a C5 to C30 alkyl group, a C3 to C30 cycloalkyl group, and a C6 to C30 aryl group,
L 9 to L 12 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 arylene group, or a combination thereof,
X 5 and X 6 are each independently a single bond, -S-, -S(=O)-, -S(=O) 2 -, a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylene group, a substituted or unsubstituted C2 to C10 alkenylene group, substituted or unsubstituted C2 to C10 alkynylene group, substituted or unsubstituted C3 to C10 cycloalkylene group, substituted or unsubstituted C2 to C10 heterocycloalkylene group, substituted or It is an unsubstituted C6 to C30 arylene group, or a combination thereof,
m to r are each independently an integer of 0 to 10,
* Is the connection point.
제1항에서,
상기 화학식 1에서,
A는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C10의 시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 또는 이들의 조합인, 레지스트 하층막용 조성물.
In claim 1,
In Formula 1,
A is a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylene group, a substituted or unsubstituted C3 to C10 cycloalkylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 arylene group, or a combination thereof, a composition for a resist underlayer film.
제1항에서,
상기 화학식 1에서,
X2 및 X3은 각각 독립적으로, 단일결합, 또는 -S-이며,
L3 및 L5는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기이고,
L4 및 L6은 각각 독립적으로, 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기인, 레지스트 하층막용 조성물.
In claim 1,
In Formula 1,
X 2 and X 3 are each independently a single bond or -S-,
L 3 and L 5 are each independently a substituted or unsubstituted C6 to C30 arylene group,
L 4 and L 6 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylene group, a composition for a resist underlayer film.
제1항에서,
상기 화학식 1 및 상기 화학식 2는 각각 하기 화학식 1-1 및 하기 화학식 2-1로 표시되는, 레지스트 하층막용 조성물:
[화학식 1-1]
Figure 112020081440812-pat00019

[화학식 2-1]
Figure 112020081440812-pat00020

상기 화학식 1 및 상기 화학식 2에서,
R1은 수소, 중수소, -F(플루오로기), -Cl(클로로기), -Br(브로모기), -I(아이오도기), 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 아미디노기, 카르복실기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30의 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C10의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10의 헤테로시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30의 아릴티오기, 또는 이들의 조합이고,
R2 및 R3은 각각 독립적으로, C5 내지 C30의 알킬기, C3 내지 C30의 시클로 알킬기, C6 내지 C30의 아릴기 중 어느 하나이고,
L1 내지 L12는 각각 독립적으로, 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 또는 이들의 조합이고,
X1 내지 X6은 각각 독립적으로, 단일결합, -S-, -S(=O)-, -S(=O)2-, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10의 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10의 알키닐렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C10의 시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10의 헤테로시클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 또는 이들의 조합이고,
a 내지 r은 각각 독립적으로 0 내지 10 중 어느 하나의 정수이며,
*는 연결지점이다.
In claim 1,
Formula 1 and Formula 2 are each represented by the following Formula 1-1 and Formula 2-1, a composition for a resist underlayer film:
[Formula 1-1]
Figure 112020081440812-pat00019

[Formula 2-1]
Figure 112020081440812-pat00020

In Formula 1 and Formula 2,
R 1 is hydrogen, deuterium, -F (fluoro group), -Cl (chloro group), -Br (bromo group), -I (iodo group), hydroxyl group, cyano group, nitro group, amino group, amidino Group, carboxyl group or salt thereof, sulfonic acid group or salt thereof, phosphoric acid group or salt thereof, substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, substituted or unsubstituted C2 to C30 Alkynyl group, substituted or unsubstituted C1 to C10 alkoxy group, substituted or unsubstituted C3 to C10 cycloalkyl group, substituted or unsubstituted C2 to C10 heterocycloalkyl group, substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl A group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryloxy group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 arylthio group, or a combination thereof,
R 2 and R 3 are each independently any one of a C5 to C30 alkyl group, a C3 to C30 cycloalkyl group, and a C6 to C30 aryl group,
L 1 to L 12 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 arylene group, or a combination thereof,
X 1 to X 6 are each independently a single bond, -S-, -S(=O)-, -S(=O) 2 -, a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylene group, a substituted or unsubstituted C2 to C10 alkenylene group, substituted or unsubstituted C2 to C10 alkynylene group, substituted or unsubstituted C3 to C10 cycloalkylene group, substituted or unsubstituted C2 to C10 heterocycloalkylene group, substituted or It is an unsubstituted C6 to C30 arylene group, or a combination thereof,
a to r are each independently an integer of 0 to 10,
* Is the connection point.
제4항에서,
상기 화학식 1-1에서,
R1은 수소, 중수소, -F, -Cl, 히드록실기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 카르복실기 또는 이의 염, 술폰산기 또는 이의 염, 인산기 또는 이의 염, 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 알킬기이고,
상기 화학식 1의 R2는 C5 내지 C30의 알킬기이고,
X1 내지 X3 중 하나 이상은 -S-이고,
L1 내지 L6은 각각 독립적으로 단일결합, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기이고,
a 내지 i 는 각각 독립적으로 0 내지 5 중 어느 하나의 정수인, 레지스트 하층막용 조성물.
In claim 4,
In Formula 1-1,
R 1 is hydrogen, deuterium, -F, -Cl, a hydroxyl group, a cyano group, a nitro group, an amino group, a carboxyl group or a salt thereof, a sulfonic acid group or a salt thereof, a phosphoric acid group or a salt thereof, or a substituted or unsubstituted C3 to C30 Is an alkyl group of,
R 2 in Formula 1 is a C5 to C30 alkyl group,
At least one of X 1 to X 3 is -S-,
L 1 to L 6 are each independently a single bond, or a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylene group,
a to i are each independently an integer of 0 to 5, the composition for a resist underlayer film.
제4항에서,
상기 화학식 2-1의 R3은 C5 내지 C30의 알킬기이고,
X4 내지 X6 중 하나 이상은 -S-이고,
L7 내지 L12는 각각 독립적으로 단일결합, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기이고,
j 내지 r은 각각 독립적으로 0 내지 5 중 어느 하나의 정수인, 레지스트 하층막용 조성물.
In claim 4,
R 3 in Formula 2-1 is a C5 to C30 alkyl group,
At least one of X 4 to X 6 is -S-,
L 7 to L 12 are each independently a single bond or a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylene group,
j to r are each independently an integer of 0 to 5, the composition for a resist underlayer film.
제1항에서,
상기 화학식 1 또는 상기 화학식 2로 표시되는 제1 모이어티와, 상기 화학식 2으로 표시되며 상기 제1 모이어티와는 상이한 A를 포함하는 제2 모이어티를 포함하는, 레지스트 하층막용 조성물.
In claim 1,
A composition for a resist underlayer film comprising a first moiety represented by Formula 1 or Formula 2, and a second moiety represented by Formula 2 and comprising A different from the first moiety.
제7항에서,
상기 제2 모이어티는 상기 화학식 2에서,
A는 치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환된 C3 내지 C10의 시클로알킬렌기, 치환된 C2 내지 C10의 헤테로시클로알킬렌기, 치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴렌기, 또는 이들의 조합이고, 여기서, A의 치환기는 C5 내지 C30의 알킬기, C3 내지 C30의 시클로 알킬기, C6 내지 C30의 아릴기 중 하나 이상을 포함하며,
L9 내지 L12는 각각 독립적으로, 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 또는 이들의 조합이고,
X5 및 X6은 각각 독립적으로, -S-이며,
m 내지 r은 각각 독립적으로 0 내지 5 중 어느 하나의 정수인, 레지스트 하층막용 조성물.
In clause 7,
The second moiety is in Formula 2,
A is a substituted C1 to C20 alkylene group, a substituted C3 to C10 cycloalkylene group, a substituted C2 to C10 heterocycloalkylene group, a substituted C6 to C30 arylene group, a substituted C2 to C30 heteroarylene group, or these Wherein the substituent of A includes at least one of a C5 to C30 alkyl group, a C3 to C30 cycloalkyl group, and a C6 to C30 aryl group,
L 9 to L 12 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 arylene group, or a combination thereof,
X 5 and X 6 are each independently -S-,
m to r are each independently an integer of 0 to 5, the composition for a resist underlayer film.
제1항에서,
상기 화학식 1의 X2 및 X3, 및 상기 화학식 2의 X5 및 X6 는 각각 독립적으로, 하기 화학식 3으로 표시되는 레지스트 하층막용 조성물:
[화학식 3]
Figure 112020081440812-pat00021

상기 화학식 3에서,
Ra 내지 Rc는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C5 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 또는 이들의 조합이고,
Xa 및 Xb는 각각 독립적으로, -S-이고,
na 내지 ne는 각각 독립적으로, 0 내지 5의 정수이며,
여기서 "치환"은 수소 원자가 C1 내지 C5 알킬기, 히드록시기, 또는 티올기로 치환된 것을 의미한다.
In claim 1,
X 2 and X 3 of Formula 1, and X 5 and X 6 of Formula 2 are each independently a composition for a resist underlayer film represented by the following Formula 3:
[Formula 3]
Figure 112020081440812-pat00021

In Chemical Formula 3,
R a to R c are each independently a substituted or unsubstituted C1 to C5 alkylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 arylene group, or a combination thereof,
X a and X b are each independently -S-,
na to ne are each independently an integer of 0 to 5,
Here, "substituted" means that a hydrogen atom is substituted with a C1 to C5 alkyl group, a hydroxy group, or a thiol group.
제1항에 있어서,
상기 중합체는 하기 화학식 4 내지 화학식 7으로 표시되는 모이어티 중 하나 이상을 포함하는 레지스트 하층막용 조성물:
[화학식 4]
Figure 112017129371016-pat00022

[화학식 5]
Figure 112017129371016-pat00023

[화학식 6]
Figure 112017129371016-pat00024

[화학식 7]
Figure 112017129371016-pat00025
.
The method of claim 1,
The polymer is a composition for a resist underlayer film comprising at least one of the moieties represented by the following Formulas 4 to 7:
[Formula 4]
Figure 112017129371016-pat00022

[Formula 5]
Figure 112017129371016-pat00023

[Formula 6]
Figure 112017129371016-pat00024

[Formula 7]
Figure 112017129371016-pat00025
.
제1항에 있어서,
상기 중합체의 중량평균분자량이 1,000 내지 100,000인 레지스트 하층막용 조성물.
The method of claim 1,
A composition for a resist underlayer film having a weight average molecular weight of 1,000 to 100,000 of the polymer.
제1항에 있어서,
상기 중합체는 조성물의 총 함량에 대하여 0.1 내지 50 중량%, 포함되는 상기 레지스트 하층막용 조성물.
The method of claim 1,
The polymer is 0.1 to 50% by weight, based on the total content of the composition, the resist underlayer composition containing.
제1항에 있어서,
상기 조성물은 가교 사이트를 2개 이상 가지는 가교제를 더 포함하는 레지스트 하층막용 조성물.
The method of claim 1,
The composition further comprises a crosslinking agent having two or more crosslinking sites for a resist underlayer film.
제1항에 있어서,
상기 조성물은 계면활성제, 열산 발생제, 가소제 또는 이들의 조합의 첨가제를 더 포함하는 레지스트 하층막용 조성물.
The method of claim 1,
The composition is a composition for a resist underlayer film further comprising a surfactant, a thermal acid generator, a plasticizer, or an additive of a combination thereof.
기판 위에 식각 대상 막을 형성하는 단계,
상기 식각 대상 막 위에 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 레지스트 하층막용 조성물을 적용하여 레지스트 하층막을 형성하는 단계,
상기 레지스트 하층막 위에 포토 레지스트 패턴을 형성하는 단계, 그리고
상기 포토 레지스트 패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 레지스트 하층막 및 상기 식각 대상막을 순차적으로 식각하는 단계를 포함하는 패턴 형성 방법.
Forming a layer to be etched on the substrate,
Forming a resist underlayer film by applying the composition for a resist underlayer film according to any one of claims 1 to 14 on the etching target film,
Forming a photoresist pattern on the resist underlayer film, and
And sequentially etching the resist underlayer layer and the etching target layer by using the photoresist pattern as an etching mask.
제15항에 있어서,
상기 포토 레지스트 패턴을 형성하는 단계는
상기 레지스트 하층막 위에 포토 레지스트 막을 형성하는 단계,
상기 포토 레지스트 막을 노광하는 단계, 그리고
상기 포토 레지스트 막을 현상하는 단계를 포함하는 패턴 형성 방법.
The method of claim 15,
The step of forming the photoresist pattern
Forming a photoresist film on the resist underlayer film,
Exposing the photoresist film, and
And developing the photoresist film.
제15항에 있어서,
상기 레지스트 하층막을 형성하는 단계는 상기 레지스트 하층막용 조성물의 코팅 후 100 ℃ 내지 500 ℃의 온도로 열처리하는 단계를 더 포함하는 패턴 형성 방법.
The method of claim 15,
The step of forming the resist underlayer film further comprises performing heat treatment at a temperature of 100°C to 500°C after coating the composition for the resist underlayer film.
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