KR102246692B1 - Compound, organic layer composition, organic layer, and method of forming patterns - Google Patents

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Abstract

하기 화학식 1로 표현되는 구조단위를 1개 내지 4개 포함하는 화합물, 상기 화합물을 포함하는 유기막 조성물, 그리고 상기 유기막 조성물을 사용하는 패턴형성방법에 관한 것이다.
[화학식 1]

Figure 112017131380514-pat00013

상기 화학식 1에서, A B 및 n의 정의는 명세서 내 기재한 바와 같다.It relates to a compound including 1 to 4 structural units represented by Formula 1 below, an organic layer composition including the compound, and a pattern formation method using the organic layer composition.
[Formula 1]
Figure 112017131380514-pat00013

In Formula 1, the definitions of AB and n are as described in the specification.

Description

화합물, 유기막 조성물, 유기막 및 패턴 형성 방법{COMPOUND, ORGANIC LAYER COMPOSITION, ORGANIC LAYER, AND METHOD OF FORMING PATTERNS}Compound, organic film composition, organic film and pattern formation method {COMPOUND, ORGANIC LAYER COMPOSITION, ORGANIC LAYER, AND METHOD OF FORMING PATTERNS}

신규한 화합물, 상기 화합물을 포함하는 유기막 조성물, 상기 유기막 조성물로부터 형성되는 유기막, 그리고 상기 유기막 조성물을 사용하는 패턴 형성 방법에 관한 것이다.It relates to a novel compound, an organic film composition comprising the compound, an organic film formed from the organic film composition, 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 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.

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 involves 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. 따라서 하드마스크 층은 다중 식각 과정 동안 견딜 수 있도록 내열성 및 내식각성의 특성이 필요하다.In recent years, as the size of the pattern to be formed decreases, it is difficult to form a fine pattern having a good profile using only the above-described typical lithographic technique. Accordingly, a fine pattern may be formed by forming an organic layer called a hardmask layer between the material layer to be etched and the photoresist layer. The hard mask layer serves as an interlayer that transfers the fine pattern of the photoresist to the material layer through a selective etching process. Therefore, the hard mask layer needs heat resistance and corrosion resistance so that it can withstand multiple etching processes.

또한, 다중 패터닝 공정에서 피가공 기판에 단차가 있는 경우 혹은 패턴 밀집 부분 및 패턴이 없는 영역이 웨이퍼 상에 함께 존재하는 경우에는 패턴에 충진되는 하드마스크 층은 패턴 간의 단차를 최소화할 수 있는 평탄화 특성이 특히 중요하다.In addition, when there is a step difference in the substrate to be processed in the multiple patterning process, or when a pattern dense portion and an area without a pattern exist together on the wafer, the hard mask layer filled in the pattern has a planarization characteristic that can minimize the step difference between patterns. This is especially important.

그러므로, 상술한 특성들을 만족할 수 있는 막 구조물의 재료가 필요하다.Therefore, there is a need for a material for a film structure that can satisfy the above-described properties.

일 구현예는 용해도를 확보하면서도 내식각성이 우수한 신규한 화합물을 제공한다.One embodiment provides a novel compound having excellent etch resistance while securing solubility.

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

또 다른 구현예는 상기 유기막 조성물이 경화되어 형성되는 유기막을 제공한다.Another embodiment provides an organic film formed by curing the organic film composition.

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

일 구현예에 따르면, 하기 화학식 1로 표현되는 구조 단위를 1개 내지 4개 포함하는 화합물을 제공한다.According to one embodiment, there is provided a compound containing 1 to 4 structural units represented by the following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112017131380514-pat00001
Figure 112017131380514-pat00001

상기 화학식 1에서,In Formula 1,

A 및 B는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 육각 고리 또는 오각 고리 이고,A and B are each independently a substituted or unsubstituted hexagonal ring or a pentagonal ring,

A가 육각 고리인 경우 n은 3 내지 6의 정수이고, A가 오각 고리인 경우 n은 3 내지 5의 정수이다:When A is a hexagonal ring, n is an integer from 3 to 6, and when A is a pentagonal ring, n is an integer from 3 to 5:

단, 상기 화합물이 상기 화학식 1로 표현되는 구조 단위를 2개 이상 포함하는 경우 연결 지점은 특별히 한정되지 않는다.However, when the compound includes two or more structural units represented by Chemical Formula 1, the connection point is not particularly limited.

상기 화학식 1에서 A 및 B는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 벤젠 고리일 수 있다.In Formula 1, A and B may each independently be a substituted or unsubstituted benzene ring.

상기 화학식 1로 표현되는 구조 단위는 하기 화학식 2로 표현될 수 있다.The structural unit represented by Formula 1 may be represented by the following Formula 2.

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112017131380514-pat00002
Figure 112017131380514-pat00002

상기 화학식 2에서,In Chemical Formula 2,

R1 내지 R6는 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 조합이고,R 1 to R 6 are 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, a substituted or unsubstituted A C2 to C30 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroaryl group, or a combination thereof,

a 내지 f는 각각 독립적으로 0 내지 4인 정수이다.a to f are each independently an integer of 0 to 4.

다른 구현예에 따르면, 상술한 화합물, 그리고 용매를 포함하는 유기막 조성물을 제공한다.According to another embodiment, an organic film composition including the above-described compound and a solvent is provided.

상기 화합물은 상기 유기막 조성물의 총 함량에 대하여 0.1 중량% 내지 30 중량%로 포함될 수 있다.The compound may be included in an amount of 0.1% to 30% by weight based on the total content of the organic layer composition.

다른 구현예에 따르면, 상술한 유기막 조성물이 경화되어 형성되는 유기막을 제공한다.According to another embodiment, an organic film formed by curing the above-described organic film composition is provided.

상기 경화는 100 내지 1,000℃의 온도에서 열처리되어 이루어질 수 있다.The curing may be performed by heat treatment at a temperature of 100 to 1,000°C.

상기 경화는 600 내지 1,000℃의 온도에서 열처리되어 이루어질 수 있다.The curing may be performed by heat treatment at a temperature of 600 to 1,000°C.

상기 열처리는 질소 퍼징을 하면서 진행될 수 있다. The heat treatment may be performed while purging with nitrogen.

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, the step of forming a material layer on a substrate, applying the above-described organic film composition on the material layer, forming a hardmask layer by heat treatment of the organic film composition, on 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, the silicon-containing thin film layer and It provides a pattern forming method 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.It may further include forming a bottom anti-reflective layer (BARC) before forming the photoresist layer.

상기 열처리는 100 내지 1,000℃ 의 온도에서 진행될 수 있다.The heat treatment may be performed at a temperature of 100 to 1,000°C.

상기 열처리는 600 내지 1,000℃ 의 온도에서 진행될 수 있다.The heat treatment may be performed at a temperature of 600 to 1,000°C.

상기 열처리는 질소 퍼징을 하면서 진행될 수 있다. The heat treatment may be performed while purging with nitrogen.

본 발명에 따른 화합물은 복수의 육각 고리 또는 오각 고리를 함유하는 구조 단위를 1개 내지 4개 포함하는 구조를 가지며, 상기 화합물 내에 포함된 각각의 단일 고리들은 열처리 과정에서 상호 간에 융합될 수 있으므로 상기 화합물은 우수한 내식각성 및 식각 선택성을 가진다. 상기 화합물은 열처리 전에는 융합 고리가 아닌 단일 고리 형태로 존재하므로, 그 구조 내에 이미 융합 고리를 포함하는 화합물과 비교하여 용해도가 상대적으로 우수하고, 따라서 상기 화합물은 내식각성 뿐만 아니라 용해도 특성도 동시에 만족할 수 있다.The compound according to the present invention has a structure including 1 to 4 structural units containing a plurality of hexagonal rings or pentagonal rings, and each of the single rings included in the compound may be fused to each other in the heat treatment process. The compound has excellent etch resistance and etch selectivity. Since the compound exists in the form of a single ring rather than a fused ring before heat treatment, the solubility is relatively excellent compared to a compound that already contains a fused ring in its structure, and therefore, the compound can satisfy not only etch resistance but also solubility properties at the same time. have.

도 1은 일 구현예에 따른 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.1 is a flowchart illustrating a method of forming a pattern according to an exemplary 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 can easily implement the embodiments of the present invention. However, the present invention may be implemented in various 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, the term'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 Nyl 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 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,'*' indicates a connection point of a compound or a compound moiety.

이하 일 구현예에 따른 화합물을 설명한다.Hereinafter, a compound according to an embodiment will be described.

일 구현예에 따른 화합물은 하기 화학식 1로 표현되는 구조 단위를 1개 내지 4개 포함한다.The compound according to an embodiment includes 1 to 4 structural units represented by the following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

Figure 112017131380514-pat00003
Figure 112017131380514-pat00003

상기 화학식 1에서,In Formula 1,

A 및 B는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 육각 고리 또는 오각 고리 이고,A and B are each independently a substituted or unsubstituted hexagonal ring or a pentagonal ring,

A가 육각 고리인 경우 n은 3 내지 6의 정수이고, A가 오각 고리인 경우 n은 3 내지 5의 정수이다.When A is a hexagonal ring, n is an integer of 3 to 6, and when A is a pentagonal ring, n is an integer of 3 to 5.

단, 상기 화합물이 상기 화학식 1로 표현되는 구조 단위를 2개 이상 포함하는 경우 각 구조 단위 간의 연결 지점은 특별히 한정되지 않는다.However, when the compound includes two or more structural units represented by Formula 1, the connection point between the structural units is not particularly limited.

상기 화학식 1로 표현되는 구조 단위는 A로 표현되는 코어에 B로 표현되는 3개 내지 6개의 치환기가 연결된 구조를 가진다. 상기 A 및 B는 각각 독립적으로 육각 고리 또는 오각 고리이며, 상기 A 및 B는 지방족 고리기일 수도 있고 방향족 고리기일 수도 있다. 예를 들어, 상기 A는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 벤젠 고리일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 화학식 1에서 A 및 B 모두 치환 또는 비치환된 벤젠 고리일 수 있으며, 예컨대 코어의 벤젠 고리에 3개, 4개, 5개 또는 6개의 벤젠 고리가 치환된 구조를 가질 수 있다.The structural unit represented by Formula 1 has a structure in which 3 to 6 substituents represented by B are connected to the core represented by A. Each of A and B is independently a hexagonal ring or a pentagonal ring, and A and B may be an aliphatic ring group or an aromatic ring group. For example, A may be independently a substituted or unsubstituted benzene ring, but is not limited thereto. For example, in Formula 1, both A and B may be substituted or unsubstituted benzene rings, for example, 3, 4, 5, or 6 benzene rings may be substituted on the benzene ring of the core. .

예를 들어, 상기 구조 단위는 하기 화학식 2로 표현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.For example, the structural unit may be represented by Formula 2 below, but is not limited thereto.

[화학식 2][Formula 2]

Figure 112017131380514-pat00004
Figure 112017131380514-pat00004

상기 화학식 2에서,In Chemical Formula 2,

R1 내지 R6는 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 조합이고,R 1 to R 6 are 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, a substituted or unsubstituted A C2 to C30 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroaryl group, or a combination thereof,

a 내지 f는 각각 독립적으로 0 내지 4인 정수이다.a to f are each independently an integer of 0 to 4.

예를 들어, 상기 화합물이 상기 화학식 2로 표현되는 구조 단위를 1개 포함하는 경우 상기 화합물은 예컨대 상기 화학식 2로 표현될 수 있다.For example, when the compound includes one structural unit represented by Formula 2, the compound may be represented by Formula 2, for example.

예를 들어, 상기 화합물이 상기 화학식 2로 표현되는 구조 단위를 2개 포함하는 경우 상기 화합물은 예컨대 하기 화학식 3으로 표현될 수 있다.For example, when the compound includes two structural units represented by Formula 2, the compound may be represented by Formula 3 below.

[화학식 3][Formula 3]

Figure 112017131380514-pat00005
Figure 112017131380514-pat00005

상기 화학식 3에서,In Chemical Formula 3,

R1 내지 R6, 및 a 내지 f의 정의는 상기 화학식 2와 같고,The definitions of R 1 to R 6 , and a to f are the same as in Formula 2,

R7 내지 R12 의 정의는 R1 내지 R6와 같고, g 내지 l의 정의는 a 내지 f의 정의와 같다.The definition of R 7 to R 12 is the same as R 1 to R 6 , and the definition of g to l is the same as the definition of a to f.

상기 화합물은 상기 화학식 2로 표현되는 구조 단위를 3개 또는 4개 포함할 수 있음은 당연하며, 이 때 각 구조 단위의 배열은 제한되지 않고, 예컨대 각 구조 단위는 서로 나란히 연결될 수도 있고, 예컨대 하나의 구조 단위를 중심으로 하여 다른 구조 단위들이 방사형으로 뻗어나가도록 연결될 수도 있다.It is natural that the compound may include three or four structural units represented by Formula 2, and the arrangement of each structural unit is not limited, for example, each structural unit may be connected in parallel with each other, for example, one Other structural units may be connected so that they extend radially around the structural unit of.

상기 화합물은 상술한 화학식 1로 표현되는 구조 단위를 1개 내지 4개 포함하는 고탄소 화합물이므로 기본적으로 내식각성이 우수하다. 또한, 상기 화합물 내에 포함된 각각의 단일 고리들은 열처리 과정에서 상호 간에 융합될 수 있는데, 예를 들어 베이킹(baking) 또는 어닐링(annealing)하는 공정에서 상기 화합물에 소정 온도 이상의 열이 가해질 경우 (예컨대, 100 내지 1.000℃, 보다 구체적으로는 600 내지 1.000℃) 상기 화합물은 탈수소화 반응을 일으키고(하기 스킴 1 참조), 이에 따라 상기 화합물은 그래핀(graphene)에 근접한 수준의 치밀한 구조를 형성할 수 있게 된다. 이에 따라 상기 화합물을 유기막 재료로 이용할 경우 내식각성이 보다 강화된 유기막을 제공할 수 있다. Since the compound is a high carbon compound containing 1 to 4 structural units represented by the above-described Chemical Formula 1, it is basically excellent in etch resistance. In addition, each of the single rings included in the compound may be fused to each other in the heat treatment process, for example, when heat is applied to the compound at a predetermined temperature or higher in a baking or annealing process (e.g., 100 to 1.000°C, more specifically 600 to 1.000°C) The compound causes a dehydrogenation reaction (see Scheme 1 below), so that the compound can form a dense structure close to that of graphene. do. Accordingly, when the compound is used as an organic film material, an organic film having more enhanced etch resistance can be provided.

[스킴 1][Scheme 1]

Figure 112017131380514-pat00006
Figure 112017131380514-pat00006

또한, 상기 화합물은 열처리 전에는 융합 고리가 아닌 단일 고리 형태로 존재하므로, 그 구조 내에 이미 융합 고리를 포함하는 화합물과 비교하여 용해도가 상대적으로 우수하고, 따라서 상기 화합물은 내식각성 뿐만 아니라 용해도 특성도 동시에 만족할 수 있다.In addition, since the compound exists in the form of a single ring rather than a fused ring before heat treatment, the solubility is relatively excellent compared to a compound that already contains a fused ring in its structure. I can be satisfied.

상기 화학식 1로 표현되는 구조 단위의 개수는 1개 내지 4개의 범위 내에서 선택할 수 있으며, 상기 범위 내에서 구조 단위의 개수를 선택하여 유기막 조성물(예컨대, 하드마스크 조성물)의 탄소 함량 및 용매에 대한 용해도를 조절하여 최적화할 수 있다.The number of structural units represented by Formula 1 can be selected within the range of 1 to 4, and the number of structural units within the range is selected to determine the carbon content and solvent of the organic film composition (eg, hardmask composition). It can be optimized by adjusting the solubility for

예를 들어, 상기 화합물은 Cyclopentadienone 구조를 포함하는 화합물(화합물 1)과 Diethynyl benzene, diphenylacetylene 또는 1,4-Bis-phenylethynyl-benzene(이하, 화합물 2)을 서로 반응시켜 제조될 수 있고, 예를 들어 상기 화합물 1은 Tetraphenylcyclopentadienone일 수 있으나, 이는 예시일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다.For example, the compound may be prepared by reacting a compound having a Cyclopentadienone structure (Compound 1) and Diethynyl benzene, diphenylacetylene or 1,4-Bis-phenylethynyl-benzene (hereinafter, Compound 2) with each other, for example Compound 1 may be Tetraphenylcyclopentadienone, but this is only an example and is not limited thereto.

다른 구현예에 따르면, 상술한 화합물, 그리고 용매를 포함하는 유기막 조성물을 제공한다.According to another embodiment, an organic film composition including the above-described compound and a solvent is provided.

상기 용매는 상기 화합물에 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 compound, 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.

상기 화합물은 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 화합물이 포함됨으로써 유기막의 두께, 표면 거칠기 및 평탄화 정도를 조절할 수 있다.The compound 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 layer composition. When the compound is included in the above range, the thickness, surface roughness, and level of planarization of the organic film can be controlled.

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

상기 계면활성제는 예컨대 플루오로알킬계 화합물, 알킬벤젠설폰산염, 알킬피리디늄염, 폴리에틸렌글리콜, 제4암모늄염 등을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The surfactant may be, for example, a fluoroalkyl-based compound, an alkylbenzene sulfonate, an alkylpyridinium salt, a polyethylene glycol, or a quaternary ammonium salt, but is not limited thereto.

상기 가교제는 예컨대 멜라민계, 치환요소계, 또는 이들 폴리머계 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 적어도 2개의 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.Examples of the crosslinking agent include 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.

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, as the crosslinking agent, a crosslinking agent having high heat resistance may be used. As a 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 or/and 2,4 ,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 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 an amount of about 0.001 to 40 parts by weight based on 100 parts by weight of the organic layer composition. By including it 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. 상기 경화는 약 100 내지 1,000℃의 온도에서 열처리하는 과정을 포함할 수 있고, 구체적으로 약 600 내지 1,000℃의 온도에서 열처리하는 과정을 포함할 수 있다. 상기 열처리는 질소 퍼징을 하면서 진행될 수 있다.According to another embodiment, an organic film manufactured using the organic film composition described above 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. The curing may include heat treatment at a temperature of about 100 to 1,000°C, and specifically, heat treatment at a temperature of about 600 to 1,000°C. The heat treatment may be performed while purging with nitrogen.

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 method of forming a pattern according to an exemplary 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.A pattern formation method according to an embodiment includes forming a material layer on a substrate (S1), applying the above-described organic film composition on the material layer (S2), and forming a hardmask layer by heat-treating the organic film composition. (S3), forming a silicon-containing thin film layer on the hardmask layer (S4), forming a photoresist layer on the silicon-containing thin film layer (S5), and exposing and developing the photoresist layer to form a photoresist pattern 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 the exposed portion of the material layer And 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 can be formed, for example, by a chemical vapor deposition method.

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 200,000Å 두께로 도포될 수 있다.The organic film composition is as described above, and may be prepared in a solution form and applied by a spin-on coating method. At this time, the coating thickness of the organic layer composition is not particularly limited, but may be applied to a thickness of, for example, about 50 to 200,000 Å.

상기 유기막 조성물을 열처리하는 단계는 예컨대 약 100 내지 1,000 ℃에서 약 10초 내지 1시간 동안 수행할 수 있고, 더욱 구체적으로는 약 600 내지 1,000 ℃의 온도에서 진행될 수 있다. 상기 유기막 조성물을 고온에서 열처리 함으로써 상기 유기막 조성물 내에 함유된 화합물의 단일고리가 융합 고리를 형성하게 되어, 박막의 내식각성이 더욱 향상될 수 있다. 상기 열처리 공정은 예컨대 질소 퍼징을 하면서 진행될 수 있다.The step of heat-treating the organic film composition may be performed at, for example, about 100 to 1,000° C. for about 10 seconds to 1 hour, and more specifically, may be performed at a temperature of about 600 to 1,000° C. By heat-treating the organic film composition at a high temperature, a single ring of the compound contained in the organic film composition forms a fused ring, so that the etching resistance of the thin film may be further improved. The heat treatment process may be performed while purging with nitrogen, for example.

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, for example, 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, before forming the photoresist layer, a bottom anti-reflective coating (BARC) may be further formed on the silicon-containing thin film layer.

상기 포토레지스트 층을 노광하는 단계는 예컨대 ArF, KrF 또는 EUV 등을 사용하여 수행할 수 있다. 또한 노광 후 약 100 내지 800℃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 800°C.

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

상기 식각된 재료 층은 복수의 패턴으로 형성될 수 있으며, 상기 복수의 패턴은 금속 패턴, 반도체 패턴, 절연 패턴 등 다양할 수 있으며, 예컨대 반도체 집적 회로 디바이스 내의 다양한 패턴으로 적용될 수 있다.The etched material layer may be formed in a plurality of patterns, and the plurality of patterns may be various, such as a metal pattern, a semiconductor pattern, and an insulating pattern, and may be applied as various patterns in, for example, 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 do not limit the scope of the present invention.

합성예Synthesis example

합성예Synthesis example 1 One

100ml 플라스크에 40g의 benzophenone을 넣고 0.021mol의 tetraphenylcyclopentadienone 및 0.043mol의 diphenylacetylene을 추가로 넣는다. 300℃로 가열하면 CO 가스가 발생된다. 1시간 후 반응을 종결시키고 diphenyl ether를 첨가 한 후, benzene으로 세정하여 화합물을 얻는다.Add 40 g of benzophenone to a 100 ml flask, and add 0.021 mol of tetraphenylcyclopentadienone and 0.043 mol of diphenylacetylene. When heated to 300℃, CO gas is generated. After 1 hour, the reaction was terminated and diphenyl ether was added, followed by washing with benzene to obtain a compound.

합성예Synthesis example 2 2

100ml 플라스크에 4,4-bis(phenylethynyl)-biphenyl 10g(0.028mol)과 tetraphenylcyclopentadienone 21.7g(0.056mol), benzophenone 20g을 argon 대기 조건에서 280℃로 가열해 반응을 3시간 동안 진행한다. 상온으로 냉각해 반응을 종결시키고 dichloromethane 1ℓ와 함께 교반하고 여과를 한다. 추가 dichloromethane과 아세톤으로 파우더를 세정한 후에, hot benzonitrile로 추출해 원하는 화합물을 얻는다.In a 100 ml flask, 10 g (0.028 mol) of 4,4-bis (phenylethynyl)-biphenyl, 21.7 g (0.056 mol) of tetraphenylcyclopentadienone, and 20 g of benzophenone were heated to 280° C. in argon atmospheric conditions, and the reaction was carried out for 3 hours. Cool to room temperature to terminate the reaction, stir with 1 liter of dichloromethane, and filter. After washing the powder with additional dichloromethane and acetone, it is extracted with hot benzonitrile to obtain the desired compound.

비교합성예Comparative Synthesis Example 1 One

플라스크에 1-나프톨 28.83g(0.2mol), 벤조퍼릴렌 41.4g(0.15mol) 및 파라포름알데히드 12.0g(0.34mol)을 투입한 이후에 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) 162g을 넣는다. 다음으로 p-톨루엔 술폰산모노하이드레이트 0.19g을 첨가한 후에 90 내지 100℃의 온도에서 5 내지 12시간 동안 교반한다. 1시간 간격으로 상기 중합 반응물로부터 시료를 채취하여, 그 시료의 중량평균분자량을 측정하여, 중량평균분자량이 1,800 내지 2,500일 때 반응을 완료한다. 중합 반응이 완료된 후, 반응물을 상온으로 서서히 냉각한 후 상기 반응물을 증류수 40g 및 메탄올 400g에 투입하여 강하게 교반한 후, 정치시킨다. 상등액을 제거하고 침전물을 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) 80g에 녹인 후, 메탄올 320g를 이용하여 강하게 교반한 후, 정치시킨다(1차). 이때 얻어지는 상등액을 다시 제거하고 침전물을 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) 80g에 녹인다(2차). 상기 1차 및 2차 공정을 1회 정제 공정이라 하고, 이 정제 공정을 총 3회 실시한다. 정제가 끝난 중합체를 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) 80g에 녹인 후, 감압 하에서 용액에 남아있는 메탄올 및 증류수를 제거하여 하기 화학식 A로 표현되는 구조단위를 포함하는 화합물을 얻는다.1-naphthol 28.83 g (0.2 mol), benzoperylene 41.4 g (0.15 mol), and paraformaldehyde 12.0 g (0.34 mol) were added to the flask, followed by propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) 162 g. Next, 0.19 g of p-toluene sulfonic acid monohydrate was added, followed by stirring at a temperature of 90 to 100°C for 5 to 12 hours. Samples are collected from the polymerization reaction product at 1 hour intervals, the weight average molecular weight of the sample is measured, and the reaction is completed when the weight average molecular weight is 1,800 to 2,500. After the polymerization reaction was completed, the reaction product was gradually cooled to room temperature, and the reaction product was added to 40 g of distilled water and 400 g of methanol, stirred vigorously, and allowed to stand. The supernatant was removed and the precipitate was dissolved in 80 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), stirred vigorously with 320 g of methanol, and allowed to stand (1st). At this time, the obtained supernatant is removed again, and the precipitate is dissolved in 80 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) (secondary). The first and second processes are referred to as a one-time purification process, and this purification process is performed three times in total. After dissolving the purified polymer in 80 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), methanol and distilled water remaining in the solution are removed under reduced pressure to obtain a compound containing a structural unit represented by the following formula (A).

[화학식 A][Formula A]

Figure 112017131380514-pat00007
Figure 112017131380514-pat00007

비교합성예Comparative Synthesis Example 2 2

컨덴서를 장착한 500mL 2구 둥근바닥 플라스크에 4,4'-(9H-fluoren-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, 110℃에서 24시간 내지 48시간 교반하여 중합을 진행한다. 중량평균분자량이 1,000 내지 1,500일 때 반응을 완료한다. 반응 후 반응물을 상온까지 식힌 다음 에틸아세테이트 400g으로 희석하고, 증류수 (400g x 10회)로 씻어준다. 유기층을 감압 농축한 후, THF 200g으로 희석하여 헥산 1kg에 적가하여 침전을 얻는다. 침전을 여과, 건조한 후, 하기 화학식 B로 표현되는 구조단위를 포함하는 화합물을 얻는다 (Mw: 1,700).In a 500 mL 2-neck round bottom flask equipped with a condenser, 4,4'-(9H-fluoren-9-ylidene)bisphenol 35.0g(0.10mol), 1,4-bis(methoxymethyl)benzene 16.6g(0.10mol), diethyl After adding 15.4 g (0.10 mol) of sulfate and 134 g of PGMEA, the mixture was stirred at 110° C. for 24 to 48 hours to proceed with polymerization. When the weight average molecular weight is 1,000 to 1,500, the reaction is completed. After the reaction, the reaction product was cooled to room temperature, diluted with 400 g of ethyl acetate, and washed with distilled water (400 g x 10 times). After the organic layer was concentrated under reduced pressure, it was diluted with 200 g of THF and added dropwise to 1 kg of hexane to obtain a precipitate. After filtering and drying the precipitate, a compound containing a structural unit represented by the following formula (B) is obtained (Mw: 1,700).

[화학식 B][Formula B]

Figure 112017131380514-pat00008
Figure 112017131380514-pat00008

하드마스크Hard mask 조성물의 제조 Preparation of the composition

실시예Example 1 One

합성예 1에서 얻은 화합물 1.5g을 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(propylene glycol monomethyl ether acetate)와 사이클로헥사논(cyclohexanone)(7:3(v/v))의 혼합 용매 10g에 녹인 후 여과하여 하드마스크 조성물을 제조하였다. 1.5 g of the compound obtained in Synthesis Example 1 was dissolved in 10 g of a mixed solvent of propylene glycol monomethyl ether acetate and cyclohexanone (7:3 (v/v)), and filtered to a hard mask. The composition was prepared.

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.

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 2와 비교예 1 내지 2에 따른 하드마스크 조성물을 실리콘 웨이퍼에 스핀-코팅한 다음, 핫플레이트 위에서 400℃로 90초간 열처리하여 4,000Å 두께의 박막을 형성한 이후에 K-MAC社의 박막두께측정기로 상기 박막 두께를 측정하였다.After spin-coating the hardmask compositions according to Examples 1 to 2 and Comparative Examples 1 to 2 on a silicon wafer, heat treatment at 400° C. for 90 seconds on a hot plate to form a 4,000 Å-thick thin film, K-MAC The thin film thickness was measured with a thin film thickness meter of.

한편, 상기 실시예 1 내지 2와 비교예 1 내지 2에 따른 하드마스크 조성물을 실리콘 웨이퍼에 스핀-코팅한 다음, N2 퍼징(purging)을 하면서 800℃로 퍼니스에서 1시간 열처리를 거쳐 필름을 형성한 이후에 같은 방법으로 박막의 두께를 측정하였다.Meanwhile, the hardmask compositions according to Examples 1 to 2 and Comparative Examples 1 to 2 were spin-coated on a silicon wafer, and then heat-treated at 800° C. for 1 hour in a furnace while purging with N 2 to form a film. After that, the thickness of the thin film was measured by the same method.

이어서 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.Subsequently, the formed thin film was dry-etched for 100 seconds and 60 seconds using a CHF 3 /CF 4 mixed gas and an N 2 /O 2 mixed gas, respectively, and then the thickness of the thin film was measured again. From the thickness and etching time of the thin film before and after dry etching, the bulk etch rate (BER) was calculated according to the following formula 1

[계산식 1][Calculation 1]

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

그 결과를 표 1에 나타낸다.The results are shown in Table 1.

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)
실시예 1Example 1 22.2122.21 22.1522.15 실시예 2Example 2 23.1323.13 22.3522.35 실시예 1 (N2 퍼징 실시)Example 1 (N 2 purging performed) 20.1420.14 22.2022.20 실시예 2 (N2 퍼징 실시)Example 2 (N 2 purging performed) 21.3621.36 22.7522.75 비교예 1Comparative Example 1 28.4228.42 26.9826.98 비교예 2Comparative Example 2 29.0329.03 29.1929.19 비교예 1 (N2 퍼징 실시)Comparative Example 1 (N 2 purging performed) 27.2127.21 28.6428.64 비교예 2 (N2 퍼징 실시)Comparative Example 2 (N 2 purging performed) 30.1330.13 29.4129.41

표 1을 참고하면, 실시예 1 내지 2에 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 film formed from the hardmask composition according to Examples 1 to 2 has sufficient etch resistance to the etching gas compared to the thin film formed from the hardmask composition according to Comparative Examples 1 to 2, so that the bulk etch characteristics are improved. 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 the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements by those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also present. It is within the scope of the invention.

Claims (17)

하기 화학식 2로 표현되는 구조단위를 1개 내지 4개 포함하는 화합물 및
용매
를 포함하는 하드마스크 조성물.
[화학식 2]
Figure 112020110417112-pat00015

상기 화학식 2에서,
R1 내지 R6는 각각 독립적으로 히드록시기, 할로겐 기, 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 또는 이들의 조합이고,
여기서 치환은 수소 원자가 할로겐, 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 또는 이들의 조합으로 치환된 것이고,
a 내지 f는 각각 독립적으로 0 내지 4인 정수이다.
A compound containing 1 to 4 structural units represented by the following formula (2), and
menstruum
Hardmask composition comprising a.
[Formula 2]
Figure 112020110417112-pat00015

In Chemical Formula 2,
R 1 to R 6 are 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, a substituted or unsubstituted Is a C2 to C30 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, or a combination thereof,
In this case, the hydrogen atom is halogen, hydroxy group, nitro group, cyano group, amino group, azido group, amidino group, hydrazino group, hydrazono group, carbonyl group, carbamyl group, thiol group, ester group, carboxyl group or salt thereof, sulfonic acid Group or its salt, phosphoric acid or its salt, C1 to C30 alkyl group, C2 to C30 alkenyl group, C2 to C30 alkynyl group, C6 to C30 aryl group, C7 to C30 arylalkyl group, C1 to C30 alkoxy group, C1 to C20 heteroalkyl group, A C3 to C20 heteroarylalkyl group, a C3 to C30 cycloalkyl group, a C3 to C15 cycloalkenyl group, a C6 to C15 cycloalkynyl group, a C3 to C30 heterocycloalkyl group, or a combination thereof,
a to f are each independently an integer of 0 to 4.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에서,
상기 화합물은 상기 하드마스크 조성물의 총 함량에 대하여 0.1 중량% 내지 30 중량%로 포함되어 있는 하드마스크 조성물.
In claim 1,
The compound is a hardmask composition that is contained in an amount of 0.1% to 30% by weight based on the total content of the hardmask composition.
제1항 및 제7항 중 어느 한 항에 따른 하드마스크 조성물이 경화되어 형성되는 하드마스크 층.A hard mask layer formed by curing the hard mask composition according to claim 1. 제8항에서,
상기 경화는 100 내지 1,000℃의 온도에서 열처리되어 이루어지는 하드마스크 층.
In clause 8,
The curing is a hard mask layer made by heat treatment at a temperature of 100 to 1,000 ℃.
제9항에서,
상기 경화는 600 내지 1,000℃의 온도에서 열처리되어 이루어지는 하드마스크 층.
In claim 9,
The curing is a hard mask layer made by heat treatment at a temperature of 600 to 1,000 ℃.
제10항에서,
상기 열처리는 질소 퍼징을 하면서 진행되는 하드마스크 층.
In claim 10,
The heat treatment is performed while purging with nitrogen.
기판 위에 재료 층을 제공하는 단계,
상기 재료 층 위에 제1항 및 제7항 중 어느 한 항에 따른 하드마스크 조성물을 적용하는 단계,
상기 하드마스크 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 hardmask composition according to any one of claims 1 and 7 on the material layer,
Heat treating the hardmask composition to form a hardmask layer,
Forming a silicon-containing thin film layer on the hardmask layer,
Forming a photoresist layer on the silicon-containing thin film layer,
Exposing and developing the photoresist layer to form a photoresist pattern,
Selectively removing the silicon-containing thin film layer and the hardmask layer using the photoresist pattern and exposing a portion of the material layer, and
Etching the exposed portion of the material layer
Including
How to form a pattern.
제12항에서,
상기 하드마스크 조성물을 적용하는 단계는 스핀-온 코팅 방법으로 수행하는 패턴 형성 방법.
In claim 12,
The step of applying the hardmask composition is a pattern forming 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,
Forming a bottom anti-reflective layer (BARC) prior to forming the photoresist layer.
제12항에서,
상기 열처리는 100 내지 1,000℃의 온도에서 진행되는 패턴 형성 방법.
In claim 12,
The heat treatment is a pattern forming method performed at a temperature of 100 to 1,000 ℃.
제15항에서,
상기 열처리는 600 내지 1,000℃의 온도에서 진행되는 패턴 형성 방법.
In paragraph 15,
The heat treatment is a pattern forming method performed at a temperature of 600 to 1,000 ℃.
제16항에서,
상기 열처리는 질소 퍼징을 하면서 진행되는 패턴 형성 방법.
In paragraph 16,
The heat treatment is performed while purging with nitrogen.
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