KR102296794B1 - Polymer, organic layer composition, and method of forming patterns - Google Patents
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Abstract
화학식 1로 표현되는 구조단위를 포함하는 중합체, 방향족 고리 함유 화합물로서 그 구조 내에 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 비닐기, 치환 또는 비치환된 아세틸렌기, 아자이드기, 또는 나이트릴기를 적어도 하나 포함하는 첨가제, 그리고 용매를 포함하는 하드마스크 조성물; 그리고 상기 하드마스크 조성물을 사용하는 패턴형성방법에 관한 것이다.
상기 화학식 1의 정의는 명세서 내에 기재한 바와 같다.A polymer comprising a structural unit represented by Formula 1, an aromatic ring-containing compound, and a substituted or unsubstituted amine group, a substituted or unsubstituted vinyl group, a substituted or unsubstituted acetylene group, an azide group, or a nitrate group in the structure thereof A hard mask composition comprising an additive comprising at least one reel group, and a solvent; And it relates to a pattern forming method using the hard mask composition.
The definition of Chemical Formula 1 is as described in the specification.
Description
유기막 조성물, 그리고 상기 유기막 조성물을 사용하여 패턴을 형성하는 방법에 관한 것이다.An organic film composition, and a method of forming a pattern using the organic film composition.
최근 일렉트로닉 디바이스의 소형화(miniaturation) 및 복잡화 (complexity)에 따른 고집적 설계는 더욱 진보된 소재와 관련 공정의 개발을 가속화하고 있으며, 이에 따라 기존 포토레지스트를 이용한 리소그래피 역시 새로운 패터닝 소재와 기법들을 필요로 하게 되었다.Recently, high-integration design according to the miniaturization and complexity of electronic devices is accelerating the development of more advanced materials and related processes. Accordingly, lithography using existing photoresists also requires new patterning materials and techniques. became
패터닝 공정에서 포토레지스트의 미세 패턴을 붕괴 현상 없이 충분한 깊이로 기판에 전사시키기 위하여 단단한 중간막인 일명 하드마스크 층(hardmask layer)이라고 불리는 유기막을 형성할 수 있다.In the patterning process, an organic layer called a hardmask layer, which is a hard intermediate layer, may be formed in order to transfer the micropattern of the photoresist to the substrate to a sufficient depth without a collapse phenomenon.
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 내식각성 등의 특성이 필요하다.The hard mask layer serves as an interlayer that transfers the micropattern of the photoresist to the material layer through a selective etching process. Therefore, the hardmask layer needs properties such as heat resistance and etch resistance to withstand multiple etching processes.
한편, 근래 하드마스크 층은 화학기상증착 방법 대신 스핀-온 코팅(spin-on coating) 방법으로 형성하는 것이 제안되었다. 스핀-온 코팅 방법은 공정이 용이할 뿐만 아니라 갭-필(gap-fill) 특성 및 평탄화 특성을 개선할 수 있다.Meanwhile, it has been recently proposed to form the hard mask layer by a spin-on coating method instead of a chemical vapor deposition method. The spin-on coating method is not only easy to process, but also can improve gap-fill properties and planarization properties.
일반적으로, 내열성 및 내식각성은 스핀-온 특성과 상충관계에 있어 이들 물성을 모두 만족할 수 있는 유기막 재료가 요구된다.In general, heat resistance and etch resistance have a trade-off with spin-on characteristics, and an organic film material capable of satisfying all of these properties is required.
일 구현예는 스핀-온 방식으로 코팅 가능하면서도 내식각성이 우수한 유기막 조성물을 제공한다.One embodiment provides an organic film composition that can be coated in a spin-on method and has excellent etch resistance.
다른 구현예는 상기 유기막 조성물을 사용한 패턴 형성 방법을 제공한다.Another embodiment provides a pattern forming method using the organic film composition.
일 구현예에 따르면, 하기 화학식 1로 표현되는 구조단위를 포함하는 중합체, 방향족 고리 함유 화합물로서 그 구조 내에 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 비닐기, 치환 또는 비치환된 아세틸렌기, 아자이드기, 또는 나이트릴기를 적어도 하나 포함하는 첨가제, 그리고 용매를 포함하는 유기막 조성물을 제공한다.According to one embodiment, as a polymer including a structural unit represented by the following Chemical Formula 1, an aromatic ring-containing compound, a substituted or unsubstituted amine group, a substituted or unsubstituted vinyl group, a substituted or unsubstituted acetylene group, or a substituted or unsubstituted acetylene group in the structure , an additive including at least one azide group, or a nitrile group, and an organic film composition including a solvent.
[화학식 1][Formula 1]
상기 화학식 1에서,In Formula 1,
A는 치환 또는 비치환된 방향족 고리 함유기, 치환 또는 비치환된 헤테로 방향족 고리 함유기, 또는 이들의 조합이고,A is a substituted or unsubstituted aromatic ring-containing group, a substituted or unsubstituted heteroaromatic ring-containing group, or a combination thereof,
B는 2가의 유기기이고,B is a divalent organic group,
A 및 B 중 적어도 하나는 하기 화학식 2로 표현되는 부분을 포함하는 작용기에 의해 치환된 것이다: At least one of A and B is substituted with a functional group comprising a moiety represented by the following formula (2):
[화학식 2][Formula 2]
상기 화학식 2에서,In Formula 2,
Z는 수소, 히드록시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기이고,Z is hydrogen, a hydroxy group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, or a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group,
*는 연결지점이다.* is the connection point.
상기 화학식 2로 표현되는 부분을 포함하는 작용기는 하기 화학식 2′로 표현되는 것일 수 있다.The functional group including the moiety represented by Chemical Formula 2 may be represented by the following Chemical Formula 2′.
[화학식 2′][Formula 2′]
상기 화학식 2′에서,In Formula 2',
W는 O, S, NRa 또는 CRbRc이고, 여기서 Ra 내지 Rc는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이고,W is O, S, NR a or CR b R c , wherein R a to R c are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a halogen atom, a halogen-containing group, or a combination thereof,
Z는 수소, 히드록시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기이고,Z is hydrogen, a hydroxy group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, or a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group,
a는 0 또는 1이고,a is 0 or 1,
b는 0 내지 10의 정수이고,b is an integer from 0 to 10,
*는 연결지점이다.* is the connection point.
상기 첨가제는 하기 화학식 3으로 표현될 수 있다.The additive may be represented by the following formula (3).
[화학식 3][Formula 3]
상기 화학식 3에서,In Formula 3,
k, m 및 n는 각각 독립적으로 0 또는 1이되 k, m 및 n의 합은 2 또는 3이고,k, m and n are each independently 0 or 1, but the sum of k, m and n is 2 or 3,
k+m+n=3일 때 X는 -CH- 또는 질소(N)이고,When k+m+n=3, X is -CH- or nitrogen (N),
k+m+n=2일 때 X는 직접결합, -(CqH2q)-, -(CtRw 2t)-, 산소(O), 황(S), -NH-, 또는 -S(O2)-이고, 여기서 q 및 t는 각각 독립적으로 1 내지 5인 정수이고 Rw는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬아민기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C4 알킬 에테르기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20 아릴알킬렌 에테르기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 할로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기, 또는 이들의 조합이고,When k+m+n=2, X is a direct bond, -(C q H 2q )-, -(C t R w 2t )-, oxygen (O), sulfur (S), -NH-, or -S (O 2 )-, wherein q and t are each independently an integer of 1 to 5, and R w is a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkenyl group, substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylamine group, substituted or unsubstituted C7 to C20 arylalkyl group, substituted or unsubstituted C1 to C20 heteroalkyl group, substituted or unsubstituted C2 to C30 hetero Cycloalkyl group, substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroaryl group, substituted or unsubstituted C1 to C4 alkyl ether group, substituted or unsubstituted C7 to C20 arylalkylene ether group, substituted or unsubstituted C1 to C30 halo an alkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkenyl group, or a combination thereof,
R, R′및 R″는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 방향족 고리 함유기이되, R, R′또는 R″ 는 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 비닐기, 치환 또는 비치환된 아세틸렌기, 아자이드기, 또는 나이트릴기를 적어도 하나 포함한다. R, R′ and R″ are each independently a substituted or unsubstituted aromatic ring-containing group, wherein R, R′ or R″ are a substituted or unsubstituted amine group, a substituted or unsubstituted vinyl group, a substituted or unsubstituted and at least one acetylene group, azide group, or nitrile group.
상기 첨가제는 하기 화학식 4 또는 5로 표현될 수 있다.The additive may be represented by the following Chemical Formula 4 or 5.
[화학식 4][Formula 4]
[화학식 5][Formula 5]
상기 화학식 4 및 5에서,In Formulas 4 and 5,
X1는 -CH- 또는 질소(N)이고,X 1 is -CH- or nitrogen (N),
X2는 직접결합, -(CqH2q)-, -(CtRw 2t)-, 산소(O), 황(S), -NH- 또는 -S(O2)-이고, 여기서 q 및 t는 각각 독립적으로 1 내지 5인 정수이고 Rw는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬아민기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C4 알킬 에테르기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20 아릴알킬렌 에테르기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 할로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기, 또는 이들의 조합이고,X 2 is a direct bond, -(C q H 2q )-, -(C t R w 2t )-, oxygen (O), sulfur (S), -NH- or -S(O 2 )-, where q and t is each independently an integer of 1 to 5, and R w is a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkenyl group, a substituted or Unsubstituted C1 to C20 alkylamine group, substituted or unsubstituted C7 to C20 arylalkyl group, substituted or unsubstituted C1 to C20 heteroalkyl group, substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocycloalkyl group, substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroaryl group, substituted or unsubstituted C1 to C4 alkyl ether group, substituted or unsubstituted C7 to C20 arylalkylene ether group, substituted or unsubstituted C1 to C30 haloalkyl group, substituted or unsubstituted C2 to C20 alkenyl group, or a combination thereof,
R1 내지 R5는 각각 독립적으로 하기 화학식 6으로 표현되는 기를 적어도 하나 포함하는 방향족 고리 함유기이다:R 1 to R 5 are each independently an aromatic ring-containing group including at least one group represented by the following formula (6):
[화학식 6][Formula 6]
상기 화학식 6에서,In Formula 6,
W는 O, S, NRa 또는 CRbRc이고, 여기서 Ra 내지 Rc는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이고,W is O, S, NR a or CR b R c , wherein R a to R c are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a halogen atom, a halogen-containing group, or a combination thereof,
Y는 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 비닐기, 치환 또는 비치환된 아세틸렌기, 아자이드기, 나이트릴기, 또는 이들의 조합이고,Y is a substituted or unsubstituted amine group, a substituted or unsubstituted vinyl group, a substituted or unsubstituted acetylene group, an azide group, a nitrile group, or a combination thereof,
a는 0 또는 1이고,a is 0 or 1,
b는 0 내지 10의 정수이고,b is an integer from 0 to 10,
*는 연결지점이다.* is the connection point.
상기 화학식 4 및 5에서, R1 내지 R5는 각각 독립적으로 하기 화학식 7로 표현될 수 있다.In Formulas 4 and 5, R 1 to R 5 may be each independently represented by Formula 7 below.
[화학식 7][Formula 7]
상기 화학식 7에서,In Formula 7,
R1a 내지 R13a은 각각 독립적으로 수소, 히드록시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 또는 상기 화학식 6으로 표시되는 기이되, R1a 내지 R13a 중 적어도 하나는 상기 화학식 6으로 표시되는 기이고,R 1a to R 13a are each independently hydrogen, a hydroxyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, or a group represented by Formula 6, wherein at least one of R 1a to R 13a is a group represented by Formula 6, and ,
T1 및 T2는 각각 독립적으로 O, S, NRa 또는 CRbRc이고, 여기서 Ra 내지 Rc는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이고,T 1 and T 2 are each independently O, S, NR a or CR b R c , wherein R a to R c are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a halogen atom, a halogen-containing group or a combination thereof,
c 및 d는 각각 독립적으로 0 내지 5인 정수이고,c and d are each independently an integer from 0 to 5,
*는 연결지점이다.* is the connection point.
상기 화학식 1에서, 상기 A는 하기 그룹 1 및 2 중에서 선택된 치환 또는 비치환된 모이어티일 수 있다.In Formula 1, A may be a substituted or unsubstituted moiety selected from the following groups 1 and 2.
[그룹 1][Group 1]
[그룹 2][Group 2]
상기 그룹 2에서,In group 2,
Z1 및 Z2는 각각 독립적으로 NRd, O, S, Te 또는 Se이고,Z 1 and Z 2 are each independently NR d , O, S, Te or Se,
Z3 및 Z4는 N이고,Z 3 and Z 4 are N,
Rd 및 Re은 각각 독립적으로 수소, 히드록시기, 메톡시기, 에톡시기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기, 치환 또는 비치환된 1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 이들의 조합이다.R d and R e are each independently hydrogen, a hydroxy group, a methoxy group, an ethoxy group, a halogen atom, a halogen-containing group, a substituted or unsubstituted 1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, or their It is a combination.
상기 화학식 1에서, 상기 A는 적어도 1개의 치환 또는 비치환된 방향족, 헤테로 방향족 고리를 포함할 수 있다.In Formula 1, A may include at least one substituted or unsubstituted aromatic or heteroaromatic ring.
상기 B는 하기 화학식 Z1 내지 화학식 Z4 중 어느 하나로 표현될 수 있다.B may be represented by any one of the following Chemical Formulas Z1 to Z4.
[화학식 Z1][Formula Z1]
[화학식 Z2][Formula Z2]
[화학식 Z3][Formula Z3]
[화학식 Z4][Formula Z4]
상기 화학식 Z1 내지 Z4에서,In the above formulas Z1 to Z4,
e 및 f는 각각 독립적으로 0 또는 1이고,e and f are each independently 0 or 1,
g는 1 내지 5인 정수이고,g is an integer from 1 to 5,
Y1 내지 Y4는 각각 독립적으로 하기 그룹 3에서 선택된 치환 또는 비치환된 모이어티 중 어느 하나이고,Y 1 to Y 4 are each independently any one of a substituted or unsubstituted moiety selected from the following group 3,
*은 연결지점이다:* is the connection point:
[그룹 3][Group 3]
상기 그룹 3에서,In group 3,
M, M′및 M″는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, O, S, SO2, CRfRg, NRh, 또는 카르보닐이고, 여기서 Rf 내지 Rh는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이고,M, M′ and M″ are each independently a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkylene group, O, S, SO 2 , CR f R g , NR h , or carbonyl, wherein R f to R h are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a halogen atom, a halogen-containing group, or a combination thereof;
L1은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C50 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌옥사이드 함유기, 또는 이들의 조합이고,L 1 is a substituted or unsubstituted C6 to C50 arylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkylene oxide-containing group, or a combination thereof,
r은 0 내지 10인 정수이고,r is an integer from 0 to 10,
s는 0 내지 10인 정수이고,s is an integer from 0 to 10,
k는 0 내지 3인 정수이다.k is an integer from 0 to 3.
상기 중합체는 하기 화학식 8로 표현되는 구조단위를 더 포함할 수 있다.The polymer may further include a structural unit represented by the following Chemical Formula 8.
[화학식 8][Formula 8]
상기 화학식 8에서,In the formula (8),
X0는 치환 또는 비치환된 방향족 고리 함유기, 치환 또는 비치환된 헤테로 방향족 고리 함유기, 또는 이들의 조합이고,X 0 is a substituted or unsubstituted aromatic ring-containing group, a substituted or unsubstituted heteroaromatic ring-containing group, or a combination thereof,
L0은 2가의 유기기이고,L 0 is a divalent organic group,
*은 연결지점이다.* is the connection point.
상기 화학식 8에서 상기 X0는 하기 그룹 1 및 2 중에서 선택된 치환 또는 비치환된 모이어티일 수 있다.In Formula 8, X 0 may be a substituted or unsubstituted moiety selected from the following groups 1 and 2.
[그룹 1][Group 1]
[그룹 2][Group 2]
상기 그룹 2에서,In group 2,
Z1 및 Z2는 각각 독립적으로 NRd, O, S, Te 또는 Se이고,Z 1 and Z 2 are each independently NR d , O, S, Te or Se,
Z3 및 Z4는 N이고,Z 3 and Z 4 are N,
Rd 및 Re은 각각 독립적으로 수소, 히드록시기, 메톡시기, 에톡시기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기, 치환 또는 비치환된 1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 이들의 조합이다.R d and R e are each independently hydrogen, a hydroxy group, a methoxy group, an ethoxy group, a halogen atom, a halogen-containing group, a substituted or unsubstituted 1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, or their It is a combination.
상기 중합체는 그 구조단위 내에 적어도 하나의 산소 원자를 포함할 수 있다.The polymer may include at least one oxygen atom in its structural unit.
상기 화학식 2는 하기 화학식 2′로 표현될 수 있다.Formula 2 may be represented by Formula 2' below.
[화학식 2′][Formula 2′]
상기 화학식 2′에서,In Formula 2',
W는 O, S, NRa 또는 CRbRc이고, 여기서 Ra 내지 Rc는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이고,W is O, S, NR a or CR b R c , wherein R a to R c are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkyl group, a halogen atom, a halogen-containing group, or a combination thereof,
a는 0 또는 1이고,a is 0 or 1,
*는 연결지점이다.* is the connection point.
상기 첨가제는 하기 화학식 Y1 내지 Y4 중 어느 하나로 표현될 수 있다.The additive may be represented by any one of the following Chemical Formulas Y1 to Y4.
[화학식 Y1][Formula Y1]
[화학식 Y2][Formula Y2]
[화학식 Y3][Formula Y3]
[화학식 Y4][Formula Y4]
상기 화학식 Y1 내지 Y4에서,In the above formulas Y1 to Y4,
T3 및 T4는 각각 독립적으로 O, S, NRa 또는 CRbRc이고, 여기서 Ra 내지 Rc는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이고,T 3 and T 4 are each independently O, S, NR a or CR b R c , wherein R a to R c are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a halogen atom, a halogen-containing group or a combination thereof,
Rx 내지 Ry는 각각 독립적으로 수소, 할로겐 원자, 할로겐 함유기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기이고,R x to R y are each independently hydrogen, a halogen atom, a halogen-containing group, or a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkyl group,
R33 내지 R55은 각각 독립적으로 하기 화학식 6으로 표시되는 기이다:R 33 to R 55 are each independently a group represented by the following formula (6):
[화학식 6][Formula 6]
상기 화학식 6에서,In Formula 6,
W는 O, S, NRa 또는 CRbRc이고, 여기서 Ra 내지 Rc는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이고,W is O, S, NR a or CR b R c , wherein R a to R c are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a halogen atom, a halogen-containing group, or a combination thereof,
Y는 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 비닐기, 치환 또는 비치환된 아세틸렌기, 아자이드기, 나이트릴기, 또는 이들의 조합이고,Y is a substituted or unsubstituted amine group, a substituted or unsubstituted vinyl group, a substituted or unsubstituted acetylene group, an azide group, a nitrile group, or a combination thereof,
a는 0 또는 1이고,a is 0 or 1,
b는 0 내지 10의 정수이고,b is an integer from 0 to 10,
*는 연결지점이다.* is the connection point.
상기 첨가제는 150 내지 50,000의 분자량을 가질 수 있다.The additive may have a molecular weight of 150 to 50,000.
상기 중합체는 500 내지 200,000의 중량평균분자량을 가질 수 있다.The polymer may have a weight average molecular weight of 500 to 200,000.
상기 첨가제는 상기 유기막 조성물의 총 함량에 대하여 5 중량% 내지 50 중량%로 포함될 수 있다.The additive may be included in an amount of 5 wt% to 50 wt% based on the total content of the organic film composition.
다른 구현예에 따르면, 기판 위에 재료 층을 제공하는 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, providing a material layer on a substrate, applying the above-described organic film composition on the material layer, heat-treating the organic film composition to form a hardmask layer, silicon on the hardmask layer forming a thin film containing layer, forming a photoresist layer on the silicon-containing thin film layer; exposing and developing the photoresist layer to form a photoresist pattern; There is provided a method of forming a pattern comprising selectively removing a hardmask layer and exposing a portion of the material layer, and etching the exposed portion of the material layer.
상기 유기막 조성물을 적용하는 단계는 스핀-온 코팅 방법으로 수행할 수 있다.The step of applying the organic film composition may be performed by a spin-on coating method.
상기 열처리는 50 내지 250 ℃에서 진행되는 제1차 열처리, 그리고 상기 제1 열처리에 후속되고 200 내지 500 ℃에서 진행되는 제2차 열처리를 포함할 수 있다.The heat treatment may include a first heat treatment performed at 50 to 250° C., and a second heat treatment performed at 200 to 500° C. following the first heat treatment.
상기 포토레지스트 층을 형성하는 단계 전에 바닥 반사 방지 층(BARC)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include forming a bottom anti-reflective layer (BARC) before forming the photoresist layer.
소정의 중합체와 소정의 첨가제를 포함함으로써 스핀-온 방식으로 코팅 가능하면서도 내식각성이 우수한 유기막 조성물을 제공한다. 상기 유기막 조성물로부터 제조된 유기막은 막 밀도 및 막 평탄성이 모두 우수하다.Provided is an organic film composition capable of being coated in a spin-on method and having excellent etch resistance by including a predetermined polymer and a predetermined additive. The organic film prepared from the organic film composition is excellent in both film density and film flatness.
도 1은 평탄화 특성(단차 특성)을 평가하는 방법을 설명하기 위한 도면이고,
도 2는 두께 유니포미티(Thickness Uniformity) 특성의 평가 방법을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining a method for evaluating planarization characteristics (step difference characteristics),
FIG. 2 is a view for explaining a method for evaluating a thickness uniformity characteristic.
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 to which the present invention pertains can easily implement them. However, the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.
본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, ′치환된′이란, 화합물 중의 수소 원자가 할로겐 원자(F, Br, Cl, 또는 I), 히드록시기, 알콕시기, 니트로기, 시아노기, 아미노기, 아지도기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 카르보닐기, 카르바밀기, 티올기, 에스테르기, 카르복실기나 그의 염, 술폰산기나 그의 염, 인산이나 그의 염, C1 내지 C20 알킬기, C2 내지 C20 알케닐기, C2 내지 C20 알키닐기, C6 내지 C30 아릴기, C7 내지 C30 아릴알킬기, C1 내지 C30 알콕시기, C1 내지 C20 헤테로알킬기, C2 내지 C20 헤테로아릴기, C3 내지 C20 헤테로아릴알킬기, C3 내지 C30 사이클로알킬기, C3 내지 C15의 사이클로알케닐기, C6 내지 C15 사이클로알키닐기, C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기 및 이들의 조합에서 선택된 치환기로 치환된 것을 의미한다.Unless otherwise defined herein, 'substituted' means that a hydrogen atom in the compound is a halogen atom (F, Br, Cl, or I), a hydroxyl group, an alkoxy group, a nitro group, a cyano group, an amino group, an azido group, an amino group Dino group, hydrazino group, hydrazono group, carbonyl group, carbamyl group, thiol group, ester group, carboxyl group or its salt, sulfonic acid group or its salt, phosphoric acid or its salt, C1 to C20 alkyl group, C2 to C20 alkenyl group, C2 to C20 alkynyl group, C6 to C30 aryl group, C7 to C30 arylalkyl group, C1 to C30 alkoxy group, C1 to C20 heteroalkyl group, C2 to C20 heteroaryl group, C3 to C20 heteroarylalkyl group, C3 to C30 cycloalkyl group, C3 It means substituted with a substituent selected from a to C15 cycloalkenyl group, a C6 to C15 cycloalkynyl group, a C2 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 herein, 'hetero' means containing 1 to 3 heteroatoms selected from N, O, S and P.
이하 일 구현예에 따른 유기막 조성물을 설명한다.Hereinafter, an organic film composition according to an embodiment will be described.
일 구현예에 따른 유기막 조성물은 하기 화학식 1로 표현되는 구조단위를 포함하는 중합체, 방향족 고리 함유 화합물로서 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 비닐기, 치환 또는 비치환된 아세틸렌기, 아자이드기, 또는 나이트릴기를 적어도 하나 포함하는 첨가제, 그리고 용매를 포함하는 유기막 조성물을 제공한다.The organic film composition according to an embodiment includes a polymer including a structural unit represented by the following Chemical Formula 1, a substituted or unsubstituted amine group, a substituted or unsubstituted vinyl group, and a substituted or unsubstituted acetylene group as an aromatic ring-containing compound. , an additive including at least one azide group, or a nitrile group, and an organic film composition including a solvent.
[화학식 1][Formula 1]
상기 화학식 1에서,In Formula 1,
A는 치환 또는 비치환된 방향족 고리 함유기, 치환 또는 비치환된 헤테로 방향족 고리 함유기, 또는 이들의 조합이고,A is a substituted or unsubstituted aromatic ring-containing group, a substituted or unsubstituted heteroaromatic ring-containing group, or a combination thereof,
B는 2가의 유기기이고,B is a divalent organic group,
A 및 B 중 적어도 하나는 하기 화학식 2로 표현되는 부분을 포함하는 작용기에 의해 치환된 것이다:At least one of A and B is substituted with a functional group comprising a moiety represented by the following formula (2):
[화학식 2][Formula 2]
상기 화학식 2에서,In Formula 2,
Z는 수소, 히드록시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기이고,Z is hydrogen, a hydroxy group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, or a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group,
*는 연결지점이다.* is the connection point.
상기 유기막 조성물은 소정 구조의 중합체 및 소정 구조의 첨가제를 포함한다. 먼저, 상기 중합체에 관하여 설명한다.The organic film composition includes a polymer having a predetermined structure and an additive having a predetermined structure. First, the polymer will be described.
상기 중합체는 상기 화학식 1로 표현되는 구조단위를 1종 또는 2종 이상 포함하며, 상기 그 구조 단위 내에 A로 표현되는 방향족 고리기 함유 부분 및 B로 표현되는 연결기 부분을 포함한다. The polymer includes one or more structural units represented by Chemical Formula 1, and includes an aromatic ring group-containing portion represented by A and a linking group portion represented by B in the structural unit.
일 예로, 상기 A는 치환 또는 비치환된 방향족 고리 함유기일 수 있으며, 예컨대 하기 그룹 1에서 선택된 치환 또는 비치환된 모이어티를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. For example, A may be a substituted or unsubstituted aromatic ring-containing group, for example, may include a substituted or unsubstituted moiety selected from the following group 1, but is not limited thereto.
[그룹 1][Group 1]
다른 일 예로, 상기 A는 치환 또는 비치환된 헤테로 방향족 고리 함유기일 수 있으며, 예컨대 하기 그룹 2에서 선택된 치환 또는 비치환된 모이어티를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.As another example, A may be a substituted or unsubstituted heteroaromatic ring-containing group, for example, may include a substituted or unsubstituted moiety selected from the following group 2, but is not limited thereto.
[그룹 2][Group 2]
상기 그룹 2에서,In group 2,
Z1 및 Z2는 각각 독립적으로 NRd, O, S, Te 또는 Se이고,Z 1 and Z 2 are each independently NR d , O, S, Te or Se,
Z3 및 Z4는 N이고,Z 3 and Z 4 are N,
Rd 및 Re은 각각 독립적으로 수소, 히드록시기, 메톡시기, 에톡시기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기, 치환 또는 비치환된 1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 이들의 조합이다.R d and R e are each independently hydrogen, a hydroxy group, a methoxy group, an ethoxy group, a halogen atom, a halogen-containing group, a substituted or unsubstituted 1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, or their It is a combination.
또 다른 일 예로, 상기 A는 치환 또는 비치환된 방향족 고리 함유기, 그리고 치환 또는 비치환된 헤테로 방향족 고리 함유기의 조합일 수도 있다.예를 들어, 상기 화학식 1에서 A는 2개 이상의 치환 또는 비치환된 벤젠 고리를 포함할 수 있고, 예컨대 2개 내지 6개의 치환 또는 비치환된 벤젠 고리를 포함할 수 있다. 여기서 상기 벤젠 고리는 적어도 하나의 히드록시기에 의해 치환된 것일 수 있다. As another example, A may be a combination of a substituted or unsubstituted aromatic ring-containing group and a substituted or unsubstituted heteroaromatic ring-containing group. For example, in Formula 1, A represents two or more substituted or It may include an unsubstituted benzene ring, for example, it may include 2 to 6 substituted or unsubstituted benzene rings. Here, the benzene ring may be substituted with at least one hydroxyl group.
상기 화학식 1에서 연결기를 나타내는 B는 2가의 유기 선형기, 2가의 유기 고리기, 또는 이들의 조합일 수 있다. 예를 들어, 상기 B는 하기 화학식 Z1 내지 화학식 Z4 중 어느 하나로 표현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. B representing the linking group in Formula 1 may be a divalent organic linear group, a divalent organic cyclic group, or a combination thereof. For example, B may be represented by any one of the following Chemical Formulas Z1 to Z4, but is not limited thereto.
[화학식 Z1][Formula Z1]
[화학식 Z2][Formula Z2]
[화학식 Z3][Formula Z3]
[화학식 Z4][Formula Z4]
상기 화학식 Z1 내지 Z4에서,In the above formulas Z1 to Z4,
e 및 f는 각각 독립적으로 0 또는 1이고,e and f are each independently 0 or 1,
g는 1 내지 5인 정수이고,g is an integer from 1 to 5,
Y1 내지 Y4는 각각 독립적으로 하기 그룹 3에서 선택된 치환 또는 비치환된 모이어티 중 어느 하나이고,Y 1 to Y 4 are each independently any one of a substituted or unsubstituted moiety selected from the following group 3,
*은 연결지점이다:* is the connection point:
[그룹 3][Group 3]
상기 그룹 3에서,In group 3,
M, M′및 M″는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, O, S, SO2, CRfRg, NRh, 또는 카르보닐이고, 여기서 Rf 내지 Rh는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이고,M, M′ and M″ are each independently a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkylene group, O, S, SO 2 , CR f R g , NR h , or carbonyl, wherein R f to R h are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a halogen atom, a halogen-containing group, or a combination thereof;
L1은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C50 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌옥사이드 함유기, 또는 이들의 조합이고,L 1 is a substituted or unsubstituted C6 to C50 arylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkylene oxide-containing group, or a combination thereof,
r은 0 내지 10인 정수이고,r is an integer from 0 to 10,
s는 3 내지 10인 정수이고,s is an integer from 3 to 10,
k는 1 내지 3인 정수이다.k is an integer from 1 to 3.
한편, 상기 화학식 1에서, 상기 A 및 B 중 적어도 하나는 상기 화학식 2로 표현되는 아세틸렌 함유기에 의해 치환된다. 예를 들어, 상기 A로 표현되는 방향족 고리 함유기 또는 헤테로 방향족 고리 함유기가 아세틸렌 함유기에 의해 치환되거나, 상기 B로 표현되는 연결기가 아세틸렌 함유기에 의해 치환되거나, 상기 A 부분 및 B 부분 모두가 아세틸렌 함유기에 의해 치환될 수 있다. 이 때, 치환 수는 특별히 한정되지 않는다. Meanwhile, in Formula 1, at least one of A and B is substituted with an acetylene-containing group represented by Formula 2 above. For example, the aromatic ring-containing group or heteroaromatic ring-containing group represented by A is substituted by an acetylene-containing group, the linking group represented by B is substituted by an acetylene-containing group, or both the A and B portions contain acetylene may be substituted by a group. At this time, the number of substitutions is not specifically limited.
예를 들어, 상기 화학식 2로 표현되는 부분을 포함하는 작용기는 하기 화학식 2′로 표현되는 기일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. For example, the functional group including the moiety represented by Chemical Formula 2 may be a group represented by the following Chemical Formula 2', but is not limited thereto.
[화학식 2′][Formula 2′]
상기 화학식 2′에서,In Formula 2',
W는 O, S, NRa 또는 CRbRc이고, 여기서 Ra 내지 Rc는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이고,W is O, S, NR a or CR b R c , wherein R a to R c are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a halogen atom, a halogen-containing group, or a combination thereof,
Z는 수소, 히드록시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기이고,Z is hydrogen, a hydroxy group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, or a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group,
a는 0 또는 1이고,a is 0 or 1,
b는 0 내지 10의 정수이고,b is an integer from 0 to 10,
*는 연결지점이다.* is the connection point.
예를 들어, 상기 화학식 2로 표현되는 부분을 포함하는 작용기는 하기 화학식 2″ 로 표현되는 기일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.For example, the functional group including the moiety represented by Chemical Formula 2 may be a group represented by the following Chemical Formula 2″, but is not limited thereto.
[화학식 2″][Formula 2″]
상기 화학식 2″에서,In the above formula 2″,
W는 O, S, NRa 또는 CRbRc이고, 여기서 Ra 내지 Rc는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이고,W is O, S, NR a or CR b R c , wherein R a to R c are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkyl group, a halogen atom, a halogen-containing group, or a combination thereof,
a는 0 또는 1이고,a is 0 or 1,
*는 연결지점이다.* is the connection point.
예를 들어, 상기 중합체는 그 구조 내에 적어도 하나의 산소 원자를 포함할 수 있다.For example, the polymer may include at least one oxygen atom in its structure.
상기 중합체는 그 구조단위 내에 상기 A로 표현되는 방향족 고리 함유기, 또는 헤테로 방향족 고리 함유기를 포함함으로써 내식각성을 확보할 수 있고, 상기 B로 표현되는 유기기를 포함함으로써 유연성(flexibility)를 확보할 수 있다. 또한, 상기 A 또는 B에 적어도 하나의 아세틸렌을 도입함으로써 상기 중합체가 경화될 때 상기 아세틸렌이 링 구조를 형성하게 됨으로써 중합체의 내식각성을 더욱 향상시킬 수 있다. 이에 따라 상기 중합체를 사용하여 형성된 유기막은 막 밀도가 우수하다. 뿐만 아니라, 상기 중합체를 사용하여 형성된 유기막은 두께 균일성(uniformity)도 확보할 수 있다.The polymer can secure corrosion resistance by including the aromatic ring-containing group or heteroaromatic ring-containing group represented by A in its structural unit, and can secure flexibility by including the organic group represented by B have. In addition, by introducing at least one acetylene into A or B, when the polymer is cured, the acetylene forms a ring structure, thereby further improving the etch resistance of the polymer. Accordingly, the organic film formed using the polymer has excellent film density. In addition, the organic film formed by using the polymer can also secure thickness uniformity (uniformity).
상기 중합체는 예컨대 하기 화학식 8로 표현되는 구조단위를 더 포함할 수 있다.The polymer may further include, for example, a structural unit represented by the following Chemical Formula 8.
[화학식 8][Formula 8]
상기 화학식 8에서,In the formula (8),
X0는 치환 또는 비치환된 방향족 고리 함유기, 치환 또는 비치환된 헤테로 방향족 고리 함유기, 또는 이들의 조합이고,X 0 is a substituted or unsubstituted aromatic ring-containing group, a substituted or unsubstituted heteroaromatic ring-containing group, or a combination thereof,
L0은 2가의 유기기이고,L 0 is a divalent organic group,
*은 연결지점이다.* is the connection point.
상기 화학식 8에서 상기 X는 상기 그룹 1 및 2 중에서 선택된 치환 또는 비치환된 모이어티일 수 있고, 상기 L0은 연결기로서 상기 화학식 1의 B에서 설명한 바와 같다. 다만, 상기 화학식 8로 표현되는 구조단위는 상기 화학식 1로 표현되는 구조단위와는 달리 아세틸렌 작용기를 필수적으로 포함하는 것은 아니다.In Formula 8, X may be a substituted or unsubstituted moiety selected from Groups 1 and 2, and L 0 is a linking group as described in B of Formula 1 above. However, the structural unit represented by Formula 8 does not necessarily include an acetylene functional group, unlike the structural unit represented by Formula 1 above.
이하 상기 유기막 조성물에 포함되는 첨가제에 관하여 설명한다.Hereinafter, additives included in the organic film composition will be described.
상기 첨가제는 상술한 바와 같이 방향족 고리 함유 화합물로서 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 비닐기, 치환 또는 비치환된 아세틸렌기, 아자이드기, 또는 나이트릴기를 적어도 하나 포함한다.The additive includes at least one substituted or unsubstituted amine group, a substituted or unsubstituted vinyl group, a substituted or unsubstituted acetylene group, an azide group, or a nitrile group as the aromatic ring-containing compound as described above.
예를 들어, 상기 첨가제는 하기 화학식 3으로 표현될 수 있다.For example, the additive may be represented by Formula 3 below.
[화학식 3][Formula 3]
상기 화학식 3에서,In Formula 3,
k, m 및 n는 각각 독립적으로 0 또는 1이되 k, m 및 n의 합은 2 또는 3이고,k, m and n are each independently 0 or 1, but the sum of k, m and n is 2 or 3,
k+m+n=3일 때 X는 -CH- 또는 질소(N)이고,When k+m+n=3, X is -CH- or nitrogen (N),
k+m+n=2일 때 X는 직접결합, -(CqH2q)-, -(CtRw 2t)-, 산소(O), 황(S), -NH-, 또는 -S(O2)-이고, 여기서 q 및 t는 각각 독립적으로 1 내지 5인 정수이고 Rw는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬아민기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C4 알킬 에테르기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20 아릴알킬렌 에테르기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 할로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기, 또는 이들의 조합이고,When k+m+n=2, X is a direct bond, -(C q H 2q )-, -(C t R w 2t )-, oxygen (O), sulfur (S), -NH-, or -S (O 2 )-, wherein q and t are each independently an integer of 1 to 5, and R w is a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkenyl group, substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylamine group, substituted or unsubstituted C7 to C20 arylalkyl group, substituted or unsubstituted C1 to C20 heteroalkyl group, substituted or unsubstituted C2 to C30 hetero Cycloalkyl group, substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroaryl group, substituted or unsubstituted C1 to C4 alkyl ether group, substituted or unsubstituted C7 to C20 arylalkylene ether group, substituted or unsubstituted C1 to C30 halo an alkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkenyl group, or a combination thereof,
R, R′및 R″는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 방향족 고리 함유기이되, R, R′또는 R″ 는 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 비닐기, 치환 또는 비치환된 아세틸렌기, 아자이드기, 또는 나이트릴기를 적어도 하나 포함한다. 예를 들어, R, R′또는 R″ 는 예컨대 1개 또는 2개의 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 비닐기, 치환 또는 비치환된 아세틸렌기, 아자이드기, 또는 나이트릴기 치환된 것일 수 있다.R, R′ and R″ are each independently a substituted or unsubstituted aromatic ring-containing group, wherein R, R′ or R″ are a substituted or unsubstituted amine group, a substituted or unsubstituted vinyl group, a substituted or unsubstituted and at least one acetylene group, azide group, or nitrile group. For example, R, R′ or R″ is, for example, one or two substituted or unsubstituted amine groups, substituted or unsubstituted vinyl groups, substituted or unsubstituted acetylene groups, azide groups, or nitrile groups substituted it may have been
상기 화학식 3으로 표현되는 첨가제는 상기 X로 표현되는 코어에 2개 또는 3개의 방향족 고리 함유기가 연결된 구조를 가진다. 상기 화학식 3으로 표현되는 첨가제가 3개의 치환기를 가지는 경우 상기 코어는 탄소 또는 질소이고 2개의 치환기를 가지는 경우 상기 코어는 직접결합, 탄소, 산소, 황, 또는 -S(O2)-이다.The additive represented by Formula 3 has a structure in which two or three aromatic ring-containing groups are connected to the core represented by X. When the additive represented by Formula 3 has three substituents, the core is carbon or nitrogen, and when the additive has two substituents, the core is a direct bond, carbon, oxygen, sulfur, or -S(O 2 )-.
예를 들어, 상기 첨가제가 코어에 3개의 방향족 고리 함유기가 연결된 구조를 가질 경우 하기 화학식 4로 표현될 수 있고, 상기 첨가제가 코어에 2개의 방향족 고리 함유기가 연결된 구조를 가질 경우 하기 화학식 3로 표현될 수 있다.For example, when the additive has a structure in which three aromatic ring-containing groups are connected to the core, it may be represented by the following Chemical Formula 4, and when the additive has a structure in which two aromatic ring-containing groups are connected to the core, it is represented by the following Chemical Formula 3 can be
[화학식 4][Formula 4]
[화학식 5][Formula 5]
상기 화학식 4 및 5에서,In Formulas 4 and 5,
X1는 -CH- 또는 질소(N)이고,X 1 is -CH- or nitrogen (N),
X2는 직접결합, -(CqH2q)-, -(CtRw 2t)-, 산소(O), 황(S), -NH- 또는 -S(O2)-이고, 여기서 q 및 t는 각각 독립적으로 1 내지 5인 정수이고 Rw는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬아민기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C4 알킬 에테르기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20 아릴알킬렌 에테르기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 할로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기, 또는 이들의 조합이고,X 2 is a direct bond, -(C q H 2q )-, -(C t R w 2t )-, oxygen (O), sulfur (S), -NH- or -S(O 2 )-, where q and t is each independently an integer of 1 to 5, and R w is a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkenyl group, a substituted or Unsubstituted C1 to C20 alkylamine group, substituted or unsubstituted C7 to C20 arylalkyl group, substituted or unsubstituted C1 to C20 heteroalkyl group, substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocycloalkyl group, substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroaryl group, substituted or unsubstituted C1 to C4 alkyl ether group, substituted or unsubstituted C7 to C20 arylalkylene ether group, substituted or unsubstituted C1 to C30 haloalkyl group, substituted or unsubstituted C2 to C20 alkenyl group, or a combination thereof,
R1 내지 R5는 각각 독립적으로 그 구조 내에 하기 화학식 6으로 표현되는 기를 적어도 하나 포함하는 방향족 고리 함유기이다:R 1 to R 5 are each independently an aromatic ring-containing group including at least one group represented by the following formula (6) in its structure:
[화학식 6][Formula 6]
상기 화학식 6에서,In Formula 6,
W는 O, S, NRa 또는 CRbRc이고, 여기서 Ra 내지 Rc는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이고,W is O, S, NR a or CR b R c , wherein R a to R c are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a halogen atom, a halogen-containing group, or a combination thereof,
Y는 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 비닐기, 치환 또는 비치환된 아세틸렌기, 아자이드기, 나이트릴기, 또는 이들의 조합이고,Y is a substituted or unsubstituted amine group, a substituted or unsubstituted vinyl group, a substituted or unsubstituted acetylene group, an azide group, a nitrile group, or a combination thereof,
a는 0 또는 1이고,a is 0 or 1,
b는 0 내지 10의 정수이고,b is an integer from 0 to 10,
*는 연결지점이다.* is the connection point.
예를 들어, 상기 화학식 4 및 5에서, R1 내지 R5는 각각 독립적으로 하기 화학식 7로 표현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. For example, in Formulas 4 and 5, R 1 to R 5 may each independently be represented by Formula 7 below, but is not limited thereto.
[화학식 7][Formula 7]
상기 화학식 7에서,In Formula 7,
R1a 내지 R13a은 각각 독립적으로 수소, 히드록시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 또는 상기 화학식 6으로 표시되는 기이되, R1a 내지 R13a 중 적어도 하나는 상기 화학식 6으로 표시되는 기이고,R 1a to R 13a are each independently hydrogen, a hydroxyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, or a group represented by Formula 6, wherein at least one of R 1a to R 13a is a group represented by Formula 6, and ,
T1 및 T2는 각각 독립적으로 O, S, NRa 또는 CRbRc이고, 여기서 Ra 내지 Rc는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이고,T 1 and T 2 are each independently O, S, NR a or CR b R c , wherein R a to R c are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a halogen atom, a halogen-containing group or a combination thereof,
c 및 d는 각각 독립적으로 0 내지 5인 정수이고,c and d are each independently an integer from 0 to 5,
*는 연결지점이다.* is the connection point.
예를 들어, 상기 첨가제는 하기 화학식 Y1 내지 Y4 중 어느 하나로 표현될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.For example, the additive may be represented by any one of the following Chemical Formulas Y1 to Y4, but is not limited thereto.
[화학식 Y1][Formula Y1]
[화학식 Y2][Formula Y2]
[화학식 Y3][Formula Y3]
[화학식 Y4][Formula Y4]
상기 화학식 Y1 내지 Y4에서,In the above formulas Y1 to Y4,
T3 및 T4는 각각 독립적으로 O, S, NRa 또는 CRbRc이고, 여기서 Ra 내지 Rc는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이고,T 3 and T 4 are each independently O, S, NR a or CR b R c , wherein R a to R c are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a halogen atom, a halogen-containing group or a combination thereof,
Rx 내지 Ry는 각각 독립적으로 수소, 할로겐 원자, 할로겐 함유기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기이고,R x to R y are each independently hydrogen, a halogen atom, a halogen-containing group, or a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkyl group,
R33 내지 R55은 각각 독립적으로 상기 화학식 6으로 표시되는 기이다.R 33 to R 55 are each independently a group represented by Formula 6 above.
예를 들어, 상기 첨가제는 그 구조 내에 적어도 하나의 산소 원자, 또는 질소 원자를 포함할 수 있으며, 예컨대 1개 내지 3개의 산소원자, 또는 1개의 질소원자를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. For example, the additive may include at least one oxygen atom or nitrogen atom in its structure, for example, 1 to 3 oxygen atoms, or 1 nitrogen atom, but is not limited thereto.
상기 첨가제는 예컨대 가교제와 같은 작용을 할 수 있다 The additive may act, for example, as a crosslinking agent.
이와 같이 상기 유기막 조성물은 아세틸렌이 도입된 중합체, 그리고 방향족 고리 함유 화합물로서 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 비닐기, 치환 또는 비치환된 아세틸렌기, 아자이드기, 또는 나이트릴기를 적어도 하나 포함하는 첨가제를 포함한다.As such, the organic film composition includes a polymer into which acetylene is introduced, and an aromatic ring-containing compound, including a substituted or unsubstituted amine group, a substituted or unsubstituted vinyl group, a substituted or unsubstituted acetylene group, an azide group, or a nitrile group. an additive comprising at least one group.
이와 같이 상기 중합체 및 첨가제를 동시에 사용하는 경우, 상기 중합체에 도입된 아세틸렌 작용기가 경화 시 상기 첨가제에 도입된 아민, 아세틸렌, 아자이드 등과 반응하여 고리가 형성됨에 따라 탄소 함량이 상대적으로 증가하게 된다. 이에 따라 내식각성이 향상되어 에치 선택비도 향상될 수 있다. 따라서, 상기 유기막 조성물을 사용하여 형성된 유기막은 막 밀도 및 패턴 형성성이 우수하다.As such, when the polymer and the additive are used simultaneously, the carbon content is relatively increased as the acetylene functional group introduced into the polymer reacts with an amine, acetylene, azide, etc. introduced into the additive during curing to form a ring. Accordingly, the etch resistance may be improved and the etch selectivity may also be improved. Accordingly, the organic film formed by using the organic film composition has excellent film density and pattern formability.
예를 들어, 상기 중합체는 약 500 내지 200,000의 중량평균분자량을 가질 수 있다. 상기 범위의 중량평균분자량을 가짐으로써 상기 중합체를 포함하는 유기막 조성물 (예컨대, 하드마스크 조성물)의 탄소 함량 및 용매에 대한 용해도를 조절하여 최적화할 수 있다. 또한 예를 들어, 상기 첨가제는 약 150 내지 50,000의 분자량을 가질 수 있다. For example, the polymer may have a weight average molecular weight of about 500 to 200,000. By having a weight average molecular weight in the above range, it can be optimized by controlling the carbon content and solubility in a solvent of the organic film composition (eg, hard mask composition) including the polymer. Also, for example, the additive may have a molecular weight of about 150 to 50,000.
상기 유기막 조성물에 포함되는 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, 아세틸아세톤 및 에틸 3-에톡시프로피오네이트에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.The solvent included in the organic film composition is not particularly limited as long as it has sufficient solubility or dispersibility for the polymer, for example, propylene glycol, propylene glycol diacetate, methoxy propanediol, diethylene glycol, diethylene glycol butyl ether, Tri(ethylene glycol) monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, cyclohexanone, ethyl lactate, gamma-butyrolactone, N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetone It may include at least one selected from amide, methylpyrrolidone, methylpyrrolidinone, acetylacetone, and ethyl 3-ethoxypropionate.
상기 중합체는 상기 유기막 조성물의 총 함량에 대하여 약 0.1 내지 50 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위로 중합체가 포함됨으로써 유기막의 두께, 표면 거칠기 및 평탄화 정도를 조절할 수 있다.The polymer may be included in an amount of about 0.1 to 50% by weight based on the total content of the organic film composition. By including the polymer in the above range, the thickness, surface roughness, and planarization degree of the organic layer can be controlled.
상기 첨가제는 상기 유기막 조성물의 총 함량에 대하여 약 0.1 내지 50 중량%로 포함될 수 있고, 예컨대 상기 유기막 조성물의 총 함량에 대하여 약 5 내지 50 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위로 첨가제가 포함됨으로써 제조되는 유기막의 초기 평탄화도를 향상시킬 수 있다.The additive may be included in an amount of about 0.1 to 50% by weight based on the total content of the organic film composition, for example, about 5 to 50% by weight based on the total content of the organic film composition. When the additive is included in the above range, it is possible to improve the initial flatness of the prepared organic film.
상기 유기막 조성물은 추가적으로 계면활성제, 가교제, 열산 발생제, 가소제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다.The organic film composition may further include additives such as a surfactant, a crosslinking agent, a thermal acid generator, and a plasticizer.
상기 계면활성제는 예컨대 알킬벤젠설폰산 염, 알킬피리디늄 염, 폴리에틸렌글리콜, 제4 암모늄 염 등을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The surfactant may be, for example, an alkylbenzenesulfonic acid salt, an alkylpyridinium salt, polyethylene glycol, or a quaternary ammonium salt, but is not limited thereto.
상기 가교제는 예컨대 멜라민계, 치환요소계, 또는 이들 폴리머계 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 적어도 2개의 가교형성 치환기를 갖는 가교제로, 예를 들면, 메톡시메틸화 글리코루릴, 부톡시메틸화 글리코루릴, 메톡시메틸화 멜라민, 부톡시메틸화 멜라민, 메톡시메틸화 벤조구아나민, 부톡시메틸화 벤조구아나민, 메톡시메틸화요소, 부톡시메틸화요소, 메톡시메틸화 티오요소, 또는 부톡시메틸화 티오요소 등의 화합물을 사용할 수 있다.The crosslinking agent may be, for example, a melamine-based, substituted urea-based, or polymer-based agent. Preferably, crosslinking agents having at least two crosslinking substituents are, for example, methoxymethylated glycouryl, butoxymethylated glycouryl, methoxymethylated melamine, butoxymethylated melamine, methoxymethylated benzoguanamine, butoxy A compound 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 방향족환(예를 들면 벤젠환, 나프탈렌환)을 가지는 가교형성 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 with high heat resistance, a compound containing a crosslinking substituent having an aromatic ring (eg, 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, for example, an acid compound such as p-toluenesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, pyridinium p-toluenesulfonic acid, salicylic acid, sulfosalicylic acid, citric acid, benzoic acid, hydroxybenzoic acid, naphthalenecarboxylic acid, and/or 2,4 ,4,6-tetrabromocyclohexadienone, benzointosylate, 2-nitrobenzyltosylate, and other organic sulfonic acid 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 40중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함함으로써 유기막 조성물의 광학적 특성을 변경시키지 않으면서 용해도를 향상시킬 수 있다.The additive may be included in an amount of about 0.001 to 40 parts by weight based on 100 parts by weight of the organic film composition. By including 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, 평탄화 막, 희생막, 충진제, 등 전자 디바이스에 사용되는 유기 박막을 포함할 수 있다. According to another embodiment, an organic film prepared by using the above-described organic film composition is provided. The organic film may be in a cured form through a heat treatment process after coating the above-described organic film composition on a substrate, for example, including an organic thin film used in electronic devices, such as a hard mask layer, a planarization film, a sacrificial film, a filler, etc. can
이하 상술한 유기막 조성물을 사용하여 패턴을 형성하는 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a method of forming a pattern using the above-described organic film composition will be described.
일 구현예에 따른 패턴 형성 방법은 기판 위에 재료 층을 제공하는 단계, 상기 재료 층 위에 상술한 중합체 및 용매를 포함하는 유기막 조성물을 적용하는 단계, 상기 유기막 조성물을 열처리하여 하드마스크 층을 형성하는 단계, 상기 하드마스크 층 위에 실리콘 함유 박막층을 형성하는 단계, 상기 실리콘 함유 박막층 위에 포토레지스트 층을 형성하는 단계, 상기 포토레지스트 층을 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 실리콘 함유 박막층 및 상기 하드마스크 층을 선택적으로 제거하고 상기 재료 층의 일부를 노출하는 단계, 그리고 상기 재료 층의 노출된 부분을 식각하는 단계를 포함한다.A pattern forming method according to an exemplary embodiment includes providing a material layer on a substrate, applying an organic film composition including the above-described polymer and a solvent on the material layer, and heat-treating the organic film composition to form a hard mask 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, the photoresist pattern selectively removing the silicon-containing thin film layer and the hardmask layer using
상기 기판은 예컨대 실리콘웨이퍼, 유리 기판 또는 고분자 기판일 수 있다.The substrate may be, for example, a silicon wafer, a glass substrate, or a polymer substrate.
상기 재료 층은 최종적으로 패턴하고자 하는 재료이며, 예컨대 알루미늄, 구리 등과 같은 금속층, 실리콘과 같은 반도체 층 또는 산화규소, 질화규소 등과 같은 절연층일 수 있다. 상기 재료 층은 예컨대 화학기상증착 방법으로 형성될 수 있다.The material layer is a material to be finally patterned, and may be, for example, a metal layer such as aluminum or copper, a semiconductor layer such as silicon, or an insulating layer such as silicon oxide or silicon nitride. The material layer may be formed, for example, by a chemical vapor deposition method.
상기 유기막 조성물은 전술한 바와 같으며, 용액 형태로 제조되어 스핀-온 코팅 방법으로 도포될 수 있다. 이 때 상기 유기막 조성물의 도포 두께는 특별히 한정되지 않으나, 예컨대 약 50 내지 10,000Å 두께로 도포될 수 있다.The organic film composition is the same as described above, and may be prepared in a solution form and applied by a spin-on coating method. At this time, the coating thickness of the organic film composition is not particularly limited, but may be applied, for example, to a thickness of about 50 to 10,000 Å.
상기 유기막 조성물을 열처리하는 단계는 예컨대 약 100 내지 500℃에서 약 10초 내지 1시간 동안 수행할 수 있다.The heat treatment of the organic film composition may be performed, for example, at about 100 to 500° C. for about 10 seconds to 1 hour.
예를 들어, 상기 열처리는 50 내지 250 ℃에서 진행되는 제1차 열처리, 그리고 상기 제1 열처리에 후속되고 200 내지 500 ℃에서 진행되는 제2차 열처리를 포함할 수 있다.For example, the heat treatment may include a first heat treatment performed at 50 to 250° C., and a second heat treatment performed at 200 to 500° C. following the first heat treatment.
상기 실리콘 함유 박막층은 예컨대 SiCN, SiOC, SiON, SiOCN, SiC 및/또는 SiN 등의 물질로 형성할 수 있다.The silicon-containing thin film layer may be formed of a material such as SiCN, SiOC, SiON, SiOCN, SiC 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.Also, before the step of 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 500℃에서 열처리 공정을 수행할 수 있다.The exposing of the photoresist layer may be performed using, for example, ArF, KrF, or EUV. In addition, after exposure, the heat treatment process may be performed at about 100°C to 500°C.
상기 재료 층의 노출된 부분을 식각하는 단계는 식각 가스를 사용한 건식 식각으로 수행할 수 있으며, 식각 가스는 예컨대 CHF3, CF4, Cl2, BCl3 및 이들의 혼합 가스를 사용할 수 있다.The etching of 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 , or a mixture 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, an insulating pattern, and the like, and may be applied as, for example, various patterns in a semiconductor integrated circuit device.
이하 실시예를 통하여 상술한 본 발명의 구현예를 보다 상세하게 설명한다. 다만 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.The embodiments of the present invention described above will be described in more detail through the following examples. However, the following examples are for illustrative purposes only and do not limit the scope of the present invention.
중합체 합성polymer synthesis
중합예polymerization example 1 One
레진 중합Resin polymerization
플라스크에 naphthalen-1-ol (14.2 g), 파라포름알데하이드 (6 g), p-톨루엔 술폰산 수화물 (1.9 g) 및 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) (33 g) 를 투입한 후, 80℃에 교반하여 중합 반응을 수행하였다. 반응을 진행되는 동안 GPC로 분자량을 확인하여 중량평균분자량이 2,000 내지 3,500일 때 반응을 완료하였다. 중합 반응이 완료된 후, 반응물을 상온으로 서서히 냉각시킨 후 헥산 100g을 넣어 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트 추출해 낸 후 증류수 및 메탄올을 이용하여 제거하여 하기 화학식 1a′로 표현되는 구조단위를 포함하는 중합체를 얻었다 (중량평균분자량(Mw)= 3,000). In a flask, naphthalen-1-ol (14.2 g), paraformaldehyde (6 g), p-toluene sulfonic acid hydrate (1.9 g) and propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) (33 g) were added, and then, 80° C. The polymerization reaction was carried out by stirring. During the reaction, the molecular weight was confirmed by GPC and the reaction was completed when the weight average molecular weight was 2,000 to 3,500. After the polymerization reaction was completed, the reactant was slowly cooled to room temperature, 100 g of hexane was added, propylene glycol monomethyl ether acetate was extracted, and then removed using distilled water and methanol to obtain a polymer containing a structural unit represented by the following formula 1a'. (Weight average molecular weight (Mw) = 3,000).
[화학식 1a'][Formula 1a']
아세틸화acetylation ( ( AcetylationAcetylation _) 반응_) reaction
플라스크에 화학식 1a′의 구조단위를 포함하는 중합체(10 g)을 DMF (40 mL)에 녹인 후 얼음물에서 교반한다. 교반 10분 후 NaH (1 g)을 천천히 적가한 후 얼음물에서 30분간 교반한 후 프로파질브로마이드(80% in tolutene)(5.5 g)를 적가한다. 반응이 완결되면 EtOAc (100 mL) 을 넣에 반응액을 희석 시킨 후 물로 여러 번 씻어서 DMF를 제거해 준다. DMF가 완전히 제거되면 남아있는 EtOAc를 제거하여 중합체 1a를 얻었다. In a flask, a polymer (10 g) containing the structural unit of Formula 1a' is dissolved in DMF (40 mL) and stirred in ice water. After 10 minutes of stirring, NaH (1 g) was slowly added dropwise, stirred in ice water for 30 minutes, and then propargyl bromide (80% in tolutene) (5.5 g) was added dropwise. When the reaction is complete, dilute the reaction solution by adding EtOAc (100 mL), and then wash several times with water to remove DMF. When DMF was completely removed, the remaining EtOAc was removed to obtain polymer 1a.
중합예polymerization example 2 2
레진 중합Resin polymerization
naphthalen-1-ol (10 g), 1,3-bis(4-(methoxymethyl)phenoxy)benzene (24.3 g), 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) (64 g) 및 디에틸설페이트(diethylsulfate) (0.3 g) 을 100℃에서 합성예 1의 레진 중합과 같은 방법을 이용하여 화학식 1b′로 표현되는 구조단위를 포함하는 중합체를 얻었다. (중량평균분자량(Mw)= 3,500).naphthalen-1-ol (10 g), 1,3-bis(4-(methoxymethyl)phenoxy)benzene (24.3 g), propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) (64 g) and diethylsulfate ( 0.3 g) was obtained at 100° C. using the same method as the resin polymerization of Synthesis Example 1 to obtain a polymer including a structural unit represented by Formula 1b′. (Weight average molecular weight (Mw) = 3,500).
[화학식 1b'][Formula 1b']
아세틸화acetylation ( ( AcetylationAcetylation _) 반응_) reaction
화학식 1b′ 의 구조단위를 포함하는 중합체 (10 g), DMF (50 mL), NaH (0.6 g), 및 프로파질브로마이드(80% in tolutene)(2.6 g)을 이용하여 합성예 1의 동일한 방법으로 아세틸화 하여 중합체 1b를 얻었다. The same method of Synthesis Example 1 using a polymer (10 g), DMF (50 mL), NaH (0.6 g), and propargyl bromide (80% in tolutene) (2.6 g) containing the structural unit of Formula 1b′ was acetylated to obtain polymer 1b.
중합예polymerization example 3 3
레진 중합Resin polymerization
pyrene-1,6-diol(23g), 1,4-bis(methoxymethyl)benzene(25g), 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) (48g) 및 디에틸설페이트(diethylsulfate) (0.7g)를 투입하고 100℃에서 교반하여 중합 반응을 수행하였다. 중량평균분자량이 2,000 내지 3,500일 때 반응을 완료하였다. 중합 반응이 완료된 후, 반응물을 상온으로 서서히 냉각시킨 후 상기 반응물을 증류수 20g 및 메탄올 200g에 투입하여 강하게 교반한 후, 정치시켰다. 상등액을 제거하고 침전물을 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) 40g에 녹인 후, 메탄올 160g, 물 160g를 이용하여 강하게 교반한 후, 정치시켰다(1차). 이때 얻어지는 상등액을 다시 제거하고 침전물을 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) 40g에 녹였다(2차). 상기 1차 및 2차 공정을 1회 정제 공정이라 하고, 이 정제 공정을 총 3회 실시하였다. 정제가 끝난 중합체를 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) 40g에 녹인 후, 감압 하에서 용액에 남아있는 메탄올 및 증류수를 제거하여 화학식 1c′로 표현되는 구조단위를 포함하는 중합체를 얻었다. (중량평균분자량(Mw)= 2,600).pyrene-1,6-diol (23g), 1,4-bis(methoxymethyl)benzene (25g), propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) (48g) and diethylsulfate (0.7g) were added The polymerization reaction was carried out by stirring at 100°C. The reaction was completed when the weight average molecular weight was 2,000 to 3,500. After the polymerization reaction was completed, the reactant was slowly cooled to room temperature, the reactant was added to 20 g of distilled water and 200 g of methanol, stirred vigorously, and then left still. The supernatant was removed and the precipitate was dissolved in 40 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), followed by strong stirring using 160 g of methanol and 160 g of water, and then left still (1st). At this time, the obtained supernatant was removed again, and the precipitate was dissolved in 40 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) (secondary). The first and second steps were referred to as a one-time purification process, and this purification process was performed three times in total. After the purified polymer was dissolved in 40 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), methanol and distilled water remaining in the solution were removed under reduced pressure to obtain a polymer including a structural unit represented by Formula 1c'. (Weight average molecular weight (Mw) = 2,600).
[화학식 1c′][Formula 1c′]
아세틸화acetylation ( ( AcetylationAcetylation _) 반응_) reaction
화학식 1c′ 의 구조단위를 포함하는 중합체 (10 g), DMF (40 mL), NaH (0.6 g) 및 프로파질브로마이드(80% in tolutene)(2.2 g)을 이용하여 합성예 1의 동일한 방법으로 아세틸화 하여 중합체 1c를 얻었다. In the same manner as in Synthesis Example 1 using a polymer (10 g), DMF (40 mL), NaH (0.6 g) and propargyl bromide (80% in tolutene) (2.2 g) containing the structural unit of Formula 1c′ Acetylation gave polymer 1c.
중합예polymerization example 4 4
레진 중합Resin polymerization
4,4'-(9H-플루오렌-9,9-디일)디페놀 (4,4'-(9H-fluorene-9,9-diyl)diphenol) (14 g), 1,4-비스(메톡시메틸)벤젠 (1,3-bis(methoxymethyl)benzene) (6.6 g), 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) (20 g) 및 디에틸설페이트(diethylsulfate) (0.25 g)를 100℃에서 합성예 1의 레진 중합과 같은 방법을 이용하여 화학식 1d′로 표현되는 구조단위를 포함하는 중합체를 얻었다. (중량평균분자량(Mw)= 3,700).4,4'-(9H-fluorene-9,9-diyl)diphenol (4,4'-(9H-fluorene-9,9-diyl)diphenol) (14 g), 1,4-bis(methyl Synthesis example of toxymethyl)benzene (1,3-bis(methoxymethyl)benzene) (6.6 g), propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) (20 g) and diethylsulfate (0.25 g) at 100°C A polymer including a structural unit represented by the formula 1d' was obtained by using the same method as the resin polymerization of 1. (Weight average molecular weight (Mw) = 3,700).
[화학식 1d′][Formula 1d′]
아세틸화acetylation ( ( AcetylationAcetylation _) 반응_) reaction
화학식 1d' 의 구조단위를 포함하는 중합체 (9 g), DMF (45 mL), NaH (0.9 g), 및 프로파질브로마이드(80% in tolutene)(3.5 g)을 이용하여 합성예 1의 동일한 방법으로 아세틸화 하여 중합체 1d를 얻었다.The same method of Synthesis Example 1 using a polymer (9 g), DMF (45 mL), NaH (0.9 g), and propargyl bromide (80% in tolutene) (3.5 g) containing the structural unit of formula 1d' was acetylated to obtain polymer 1d.
중합예polymerization example 5 5
레진 중합Resin polymerization
6,6'-(9H-fluorene-9,9-diyl)dinaphthalen-2-ol (18 g), 1,3-비스(메톡시메틸)벤젠 (1,3-bis(methoxymethyl)benzene) (6.6 g), 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) (25 g) 및 디에틸설페이트(diethylsulfate) (0.2 g)를 110℃에서 합성예 1의 레진 중합과 같은 방법을 이용하여 화학식 1e′로 표현되는 구조단위를 포함하는 중합체를 얻었다. (중량평균분자량(Mw)= 3,800).6,6'-(9H-fluorene-9,9-diyl)dinaphthalen-2-ol (18 g), 1,3-bis(methoxymethyl)benzene (1,3-bis(methoxymethyl)benzene) (6.6 g), propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) (25 g) and diethylsulfate (0.2 g) at 110 ° C. Using the same method as the resin polymerization of Synthesis Example 1, the structure represented by the formula 1e' A polymer containing units was obtained. (Weight average molecular weight (Mw) = 3,800).
[화학식 1e′][Formula 1e′]
아세틸화acetylation ( ( AcetylationAcetylation _) 반응_) reaction
화학식 1e′의 구조단위를 포함하는 중합체 (10 g), DMF (45 mL), NaH (0.7 g) 및 프로파질브로마이드(80% in tolutene)(2.5 g)을 이용하여 합성예 1의 동일한 방법으로 아세틸화 하여 중합체 1e를 얻었다. In the same manner as in Synthesis Example 1 using a polymer (10 g), DMF (45 mL), NaH (0.7 g) and propargyl bromide (80% in tolutene) (2.5 g) containing the structural unit of Formula 1e′ Acetylation gave polymer 1e.
중합예polymerization example 6 6
4,4'-(9H-fluorene-9,9-diyl)dibenzene-1,2-dioll (38 g), 5-hydroxy-1-naphthaldehyde (17 g) 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) (129 g) 및 디에틸설페이트(diethylsulfate) (0.3 g)을 사용하여 100℃에서 합성예 1의 레진 중합과 같은 방법을 이용하여 화학식 1f′로 표현되는 구조단위를 포함하는 중합체를 얻었다. (Mw: 3,200).4,4'-(9H-fluorene-9,9-diyl)dibenzene-1,2-dioll (38 g), 5-hydroxy-1-naphthaldehyde (17 g) Propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) (129 g) and diethylsulfate (0.3 g), using the same method as the resin polymerization of Synthesis Example 1 at 100° C., to obtain a polymer including a structural unit represented by Formula 1f′. (Mw: 3,200).
[화학식 1f′] [Formula 1f′]
아세틸화acetylation ( ( AcetylationAcetylation _) 반응_) reaction
화학식 1f′의 구조단위를 포함하는 중합체 (10 g), DMF (50 mL), NaH (1.9 g) 및 프로파질브로마이드(80% in tolutene)(5.1 g)을 이용하여 합성예 1의 동일한 방법으로 아세틸화 하여 중합체 1f를 얻었다. In the same manner as in Synthesis Example 1 using a polymer (10 g), DMF (50 mL), NaH (1.9 g) and propargyl bromide (80% in tolutene) (5.1 g) containing the structural unit of Formula 1f′ Acetylation gave polymer 1f.
중합예polymerization example 7 7
레진 중합Resin polymerization
5,5'-(9H-fluorene-9,9-diyl)dibenzene-1,2,3-triol (20 g), 4,4'-oxybis((methoxymethyl)benzene) (26 g), 1H-indol (6 g), 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) (123 g) 및 디에틸설페이트(diethylsulfate) 5,5'-(9H-fluorene-9,9-diyl)dibenzene-1,2,3-triol (20 g), 4,4'-oxybis((methoxymethyl)benzene) (26 g), 1H-indol (6 g), propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) (123 g) and diethylsulfate
(0.5 g)을 사용하여 100℃에서 합성예 1과 동일한 합성과정을 거쳐 화학식 1g'로 표현되는 구조단위를 포함하는 중합체를 얻었다 (Mw: 3,300).(0.5 g) was subjected to the same synthesis process as in Synthesis Example 1 at 100° C. to obtain a polymer including a structural unit represented by Chemical Formula 1g' (Mw: 3,300).
[화학식 1g′][Formula 1g′]
아세틸화acetylation ( ( AcetylationAcetylation _) 반응_) reaction
화학식 1g ′의 구조단위를 포함하는 중합체 (10 g), DMF (50 mL), NaH (1.3 g) 및 프로파질브로마이드(80% in tolutene)(3.7 g)을 이용하여 합성예 1의 동일한 방법으로 아세틸화 하여 중합체 1g를 얻었다. In the same manner as in Synthesis Example 1 using a polymer (10 g), DMF (50 mL), NaH (1.3 g) and propargyl bromide (80% in tolutene) (3.7 g) containing the structural unit of Formula 1g ′ It was acetylated to obtain 1 g of a polymer.
중합예polymerization example 8 8
레진 중합Resin polymerization
naphthalen-1-ol (7.2 g), 1H-indol (5.9 g), 4-hydroxy-1-naphthaldehyde (17g) 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) (129 g) 및 디에틸설페이트(diethylsulfate) (0.3 g)을 사용하여 합성예 1과 동일한 합성과정을 거쳐 화학식 1h'로 표현되는 구조단위를 포함하는 중합체를 얻었다 (Mw: 3,700).naphthalen-1-ol (7.2 g), 1H-indol (5.9 g), 4-hydroxy-1-naphthaldehyde (17 g), propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) (129 g) and diethylsulfate (0.3 g) was subjected to the same synthesis process as in Synthesis Example 1 to obtain a polymer including a structural unit represented by Formula 1h' (Mw: 3,700).
[화학식 1h'][Formula 1h']
아세틸화acetylation ( ( AcetylationAcetylation _) 반응_) reaction
화학식 1h' 의 구조단위를 포함하는 중합체 (12 g), DMF (55 mL), NaH (1 g) 및 프로파질브로마이드(80% in tolutene)(3.4 g)을 이용하여 합성예 1의 동일한 방법으로 아세틸화 하여 중합체 1h를 얻었다. In the same manner as in Synthesis Example 1 using a polymer (12 g), DMF (55 mL), NaH (1 g) and propargyl bromide (80% in tolutene) (3.4 g) containing the structural unit of Formula 1h' By acetylation, polymer 1h was obtained.
중합예polymerization example 9 9
레진 중합Resin polymerization
플라스크에 카바졸 (16 g), 5-hydroxy-1-naphthaldehyde (17 g), p-톨루엔 술폰산 수화물 (p-Toluenesulfonic acid monohydrate) (1.9 g), 1,4-다이옥산 (32 g)을 첨가한 후 100 ℃에서 교반하였다. 이에 따라 얻어진 중합 반응물로부터 1시간 간격으로 시료를 취하여, 그 시료의 중량평균 분자량이 2000 내지 3000 때 반응을 완료하였다. 반응이 완결되면 헥산 100g을 넣어 1,4-다이옥산을 추출해 낸 후 메탄올을 첨가하여 형성된 침전을 여과하고 남아있는 단량체를 메탄올을 이용하여 제거하여 하기 화학식 1i'로 표현되는 중합체를 얻었다 (중량평균분자량(Mw)= 2,600).In a flask, carbazole (16 g), 5-hydroxy-1-naphthaldehyde (17 g), p-Toluenesulfonic acid monohydrate (1.9 g), and 1,4-dioxane (32 g) were added. Then, the mixture was stirred at 100 °C. A sample was taken at intervals of 1 hour from the polymerization product thus obtained, and the reaction was completed when the weight average molecular weight of the sample was 2000 to 3000. When the reaction was completed, 100 g of hexane was added to extract 1,4-dioxane, methanol was added to filter the precipitate formed, and the remaining monomer was removed using methanol to obtain a polymer represented by the following formula 1i' (weight average molecular weight) (Mw) = 2,600).
[화학식 1i'] [Formula 1i']
아세틸화acetylation ( ( AcetylationAcetylation _) 반응_) reaction
화학식 1i' 의 구조단위를 포함하는 중합체 (10 g), DMF (55 mL), NaH (0.65 g) 및 프로파질브로마이드(80% in tolutene)(1.7 g)을 이용하여 합성예 1의 동일한 방법으로 아세틸화 하여 중합체 1i를 얻었다. In the same manner as in Synthesis Example 1 using a polymer (10 g), DMF (55 mL), NaH (0.65 g) and propargyl bromide (80% in tolutene) (1.7 g) containing the structural unit of Formula 1i' Acetylation gave polymer 1i.
중합예polymerization example 10 10
플라스크에 1H-indol-5-ol (13 g), 9-플루오렌 (9-Fluorenone) (18 g), p-톨루엔 술폰산 수화물 (p-Toluenesulfonic acid monohydrate) (9.5 g), 1,4-다이옥산 (91 g)을 사용하여 합성예 9와 동일한 합성과정을 거쳐 화학식 1j'로 표현되는 구조단위를 포함하는 중합체를 얻었다 (Mw: 2,900).1H-indol-5-ol (13 g), 9-Fluorenone (18 g), p-Toluenesulfonic acid monohydrate (9.5 g), 1,4-dioxane in a flask (91 g) was subjected to the same synthesis process as in Synthesis Example 9 to obtain a polymer including a structural unit represented by Formula 1j' (Mw: 2,900).
[화학식 1j'][Formula 1j']
아세틸화acetylation ( ( AcetylationAcetylation _) 반응_) reaction
화학식 1j′의 구조단위를 포함하는 중합체 (10 g), DMF (50 mL), NaH (0.7 g) 및 프로파질브로마이드(80% in tolutene)(1.8 g)을 이용하여 합성예 1의 동일한 방법으로 아세틸화 하여 중합체 1j를 얻었다. In the same manner as in Synthesis Example 1 using a polymer (10 g), DMF (50 mL), NaH (0.7 g) and propargyl bromide (80% in tolutene) (1.8 g) containing the structural unit of Formula 1j′ Acetylation gave polymer 1j.
비교 comparison 중합예polymerization example 1 One
naphthalen-1-ol (14 g), 1,4-bis(methoxymethyl)benzene(17g), 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) (64 g) 및 디에틸설페이트(diethylsulfate) (0.3 g) 을 100℃에서 합성예 1의 레진 중합과 같은 방법을 이용하여 화학식 1k로 표현되는 구조단위를 포함하는 중합체 (중합체 1k)를 얻었다. (중량평균분자량(Mw)= 3,000).naphthalen-1-ol (14 g), 1,4-bis(methoxymethyl)benzene (17g), propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) (64 g) and diethylsulfate (0.3 g) at 100°C A polymer (Polymer 1k) including a structural unit represented by Formula 1k was obtained by using the same method as the resin polymerization of Synthesis Example 1. (weight average molecular weight (Mw) = 3,000).
[화학식 1k] [Formula 1k]
첨가제 합성additive synthesis
합성예Synthesis example 1 One
500ml 둥근 플라스크에 stir bar, 4,4'-(4,4'-(propane-2,2-diyl)bis(4,1-phenylene))bis(oxy)dianiline (10 g), 물 (60 ml), crushed 얼음 (15 g)을 넣은 후 얼음물에서 10분간 교반한 후 conc. HCl (20 ml)를 천천히 적가한다. 여기에 물 (15 ml)에 녹여놓은 NaNO2를 dropping funnel을 이용하여 약 10분 동안 적가한다. 20분 교반 후 물 (15 ml)에 녹여놓은 KI를 dropping funnel을 이용하여 천천히 적가한다. 1시간 30분 교반 후 TLC를 확인하여 반응이 완결되면 필터하여 얻은 고체를 EA에 녹인후 NaHSO3과 물을 이용하여 씻어준다. 유기층의 용매를 제거하여 하기 화학식 2a로 표현되는 첨가제 8g을 얻었다.In a 500ml round flask, stir bar, 4,4'-(4,4'-(propane-2,2-diyl)bis(4,1-phenylene))bis(oxy)dianiline (10 g), water (60 ml ), crushed ice (15 g) and stirred in ice water for 10 minutes, conc. HCl (20 ml) is slowly added dropwise. Here, NaNO2 dissolved in water (15 ml) is added dropwise for about 10 minutes using a dropping funnel. After stirring for 20 minutes, KI dissolved in water (15 ml) is slowly added dropwise using a dropping funnel. After stirring for 1 hour and 30 minutes, check TLC and when the reaction is complete, the filtered solid is dissolved in EA and washed with NaHSO 3 and water. The solvent of the organic layer was removed to obtain 8 g of an additive represented by the following Chemical Formula 2a.
[화학식 2a][Formula 2a]
합성예Synthesis example 2 2
4,4'-(biphenyl-4,4'-diylbis(oxy))dianiline (9 g), NaN02 (4 g), NaN3 (4.7 g), conc. HCl (15 ml) 을 사용하여 합성예 1과 동일한 방법을 이용하여 하기 화학식 2b로 표현되는 첨가제를 얻었다.4,4'-(biphenyl-4,4'-diylbis(oxy))dianiline (9 g), NaN0 2 (4 g), NaN 3 (4.7 g), conc. Using the same method as in Synthesis Example 1 using HCl (15 ml), an additive represented by the following Chemical Formula 2b was obtained.
[화학식 2b][Formula 2b]
합성예Synthesis example 3 3
4,4'-(biphenyl-4,4'-diylbis(oxy))dianiline (9 g), NaN02 (4 g), NaN3 (4.7 g), conc. HCl (15 ml)을 사용하여 합성예 1과 동일한 방법을 이용하여 하기 화학식 2c로 표현되는 첨가제를 얻었다.4,4'-(biphenyl-4,4'-diylbis(oxy))dianiline (9 g), NaN0 2 (4 g), NaN 3 (4.7 g), conc. An additive represented by the following Chemical Formula 2c was obtained by using the same method as in Synthesis Example 1 using HCl (15 ml).
[화학식 2c][Formula 2c]
합성예Synthesis example 4 4
4,4'-(4,4'-(propane-2,2-diyl)bis(4,1-phenylene))bis(oxy)dianiline (10 g), NaN02 (4 g), KI (12.1 g), conc. HCl (20 ml) 을 사용하여 합성예 1과 동일한 방법을 이용하여 고체 중간체 (7.7 g)을 얻었다. 얻어진 중간체 (5.7 g)을 테드라 하이드로 퓨란 (40 mL)에 녹인 후, -40℃에서 ipro-MgBr 2.9M (9 mL)를 천천히 적가하였다. 30분 후, 건조된 DMF (10 mL)을 천천히 적가한 후 실온에서 2시간 동안 교반하였다. 이로부터 얻어진 반응용액에 에틸아세테이트 100 mL를 적가한 후, 물로 여러 번 씻어 낸다. EtOAc를 제거하여 화학식 2d′를 얻었다.4,4'-(4,4'-(propane-2,2-diyl)bis(4,1-phenylene))bis(oxy)dianiline (10 g), NaN02 (4 g), KI (12.1 g) , conc. A solid intermediate (7.7 g) was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1 using HCl (20 ml). The obtained intermediate (5.7 g) was dissolved in tetrahydrofuran (40 mL), and then i pro-MgBr 2.9M (9 mL) was slowly added dropwise at -40°C. After 30 minutes, dried DMF (10 mL) was slowly added dropwise, followed by stirring at room temperature for 2 hours. 100 mL of ethyl acetate was added dropwise to the resulting reaction solution, and then washed several times with water. EtOAc was removed to obtain Chemical Formula 2d'.
[화학식 2d′][Formula 2d′]
얻어진 화합물 2d′(4.3 g)을 테트라 하이드로 퓨란(50 mL)에 녹인 후 얼음물에서 교반한다. 준비된 용액에 리튬알루미늄 하이드라이드 (0.75 g)을 천천히 적가한 후 얼음물에서 2시간 교반한다. 반응이 완결되면 NaOH 10% 수용액 (0.75 g), H2O (1.5 g), NaOH 10% (2.3g)을 순서대로 천천히 적가한다. 상온에서 충분히 교반한 후 필터하여 얻어진 여액을 감압하여 THF를 제거한 후 EtOAc (100 mL)에 녹인후 물로 여러 번 씻어준다. 남은 유기 용매를 완전히 제거 한 후 중간체 2d를 얻었다. 얻어진 2d를 DMF (20 mL)에 녹인후 얼음물에서 10분간 교반한 후 NaH (60%)를 (1 g)을 천천히 적가한다. 얼음물에서 30분간 교반한 후 프로파질브로마이드(80% in tolutene)(4 mL)를 적가한다. 반응이 완결되면 EtOAc (100 mL) 을 넣에 반응액을 희석 시킨 후 물로 여러 번 씻어서 DMF를 제거해 준다. DMF가 완전히 제거 되면 남아있는 EtOAc를 제거해서 화학식 2d로 표현되는 첨가제 (4.5 g)를 얻었다.The obtained compound 2d' (4.3 g) was dissolved in tetrahydrofuran (50 mL) and stirred in ice water. Lithium aluminum hydride (0.75 g) was slowly added dropwise to the prepared solution and stirred in ice water for 2 hours. When the reaction is complete, a 10% aqueous solution of NaOH (0.75 g), H 2 O (1.5 g), and 10% NaOH (2.3 g) are slowly added dropwise in order. After sufficiently stirring at room temperature, the resulting filtrate was filtered under reduced pressure to remove THF, dissolved in EtOAc (100 mL), and washed several times with water. After the remaining organic solvent was completely removed, an intermediate 2d was obtained. The obtained 2d was dissolved in DMF (20 mL), stirred in ice water for 10 minutes, and then NaH (60%) (1 g) was slowly added dropwise. After stirring in ice water for 30 minutes, propargyl bromide (80% in tolutene) (4 mL) is added dropwise. When the reaction is complete, dilute the reaction solution by adding EtOAc (100 mL), and then wash several times with water to remove DMF. When DMF was completely removed, the remaining EtOAc was removed to obtain an additive (4.5 g) represented by Formula 2d.
[화학식 2d][Formula 2d]
합성예Synthesis example 5 5
4,4'-(1,3-phenylenebis(oxy))dianiline (210g), NaN02 (5.7 g), NaCN (4.7 g), conc. HCl (15 ml) 을 사용하여 합성예 1과 동일한 방법을 이용하여 하기 화학식 2e로 표현되는 첨가제를 얻었다.4,4'-(1,3-phenylenebis(oxy))dianiline (210 g), NaN0 2 (5.7 g), NaCN (4.7 g), conc. An additive represented by the following Chemical Formula 2e was obtained using the same method as in Synthesis Example 1 using HCl (15 ml).
[화학식 2e] [Formula 2e]
합성예Synthesis example 6 6
하기 화학식 2f로 표현되는 첨가제를 준비한다 (TCI사 제조, 제품명: 2,2-bis[4-(4-aminophenoxy)-phenyl]propanen).Prepare an additive represented by the following Chemical Formula 2f (manufactured by TCI, product name: 2,2-bis[4-(4-aminophenoxy)-phenyl]propanen).
[화학식 2f][Formula 2f]
하드마스크 조성물의 제조Preparation of hard mask composition
실시예Example 1 내지 14, 1 to 14; 비교예comparative example 1 내지 2 1 to 2
중합체 및 첨가제를 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트(propylene glycol monomethyl ether acetate, PGMEA) 용매에 녹인 후 여과하여 하드마스크 조성물을 제조하였다.The polymer and additives were dissolved in a propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) solvent and filtered to prepare a hard mask composition.
중합체 및 첨가제의 조성은 하기 표 1과 같다.Compositions of polymers and additives are shown in Table 1 below.
평가 1: 평탄화 특성Evaluation 1: Flattening Characteristics
패턴이 형성된 실리콘 웨이퍼(트렌치 폭 10μm, 트렌치 깊이 100nm) 위에 표 1에 기재한 조성물을 스핀-온 코팅하여 베이크 공정을 거쳐 박막을 형성한 후, 단면을 V-SEM 장비를 이용하여 관찰하였다. After spin-on coating the composition described in Table 1 on a patterned silicon wafer (trench width 10 μm, trench depth 100 nm) to form a thin film through a bake process, the cross-section was observed using V-SEM equipment.
상기 하드마스크 조성물 내의 고형분의 함량은 베어 웨이퍼 상에서의 조성물의 두께가 180℃에서 120초간 1차 열처리한 후 400℃에서 120초간 2차 열처리 후에 2000Å가 되도록 조절하였다. 상기 하드마스크 조성물을 스핀-온 코팅하고 이어서, 박막을 180℃에서 120초간 1차 열처리한 후 400℃에서 120초간 2차 열처리하였다.The content of solids in the hard mask composition was adjusted so that the thickness of the composition on the bare wafer was 2000 Å after primary heat treatment at 180° C. for 120 seconds and then secondary heat treatment at 400° C. for 120 seconds. The hardmask composition was spin-on coated, and then the thin film was subjected to a primary heat treatment at 180° C. for 120 seconds, followed by a second heat treatment at 400° C. for 120 seconds.
평탄화 특성은 홀이 있는 부분과 홀이 없는 부분의 레지스트 하층막의 막두께의 차(즉, 단차)를 측정하여 관찰한다. 도 1은 코팅액이 도포된 실리콘 웨이퍼에서 임의의 한 패턴을 확대하여 도시한 단면도이다. 도 1에 화살표로 표시한 두께가 단차에 해당한다. The planarization characteristic is observed by measuring the difference (ie, step difference) in the film thickness of the resist underlayer film in the portion with the hole and the portion without the hole. 1 is an enlarged cross-sectional view illustrating an arbitrary pattern on a silicon wafer coated with a coating solution. The thickness indicated by the arrow in FIG. 1 corresponds to the step.
평탄화 특성은 패턴이 있는 부분과 없는 부분의 막 두께의 차이(단차)가 크지 않을수록 우수한 것이므로 그 수치가 작을수록 평탄화 특성이 우수한 것이다. 그 결과는 표 2에 나타낸 바와 같다.The planarization characteristic is excellent as the difference (step difference) in the film thickness between the patterned portion and the non-patterned portion is not large. The results are as shown in Table 2.
표 2를 참고하면, 위에 실시예 2 내지 7에 따른 하드마스크 조성물로부터 형성된 박막은 비교예 1 및 2에 따른 하드마스크 조성물로부터 형성된 박막과 비교하여 평탄화 정도가 우수한 것을 알 수 있다.Referring to Table 2, it can be seen that the thin films formed from the hard mask compositions according to Examples 2 to 7 have a superior degree of planarization compared to the thin films formed from the hard mask compositions according to Comparative Examples 1 and 2.
평가 2: 두께 유니포미티(Thickness Uniformity)Evaluation 2: Thickness Uniformity
실리콘 웨이퍼 위에 실시예 7 내지 14, 그리고 비교예 1 및 3에 따른 하드마스크 조성물을 상기 하드마스크 조성물을 12인치 실리콘 웨이퍼 위에 스핀-온 코팅하고 이어서, 박막을 180℃에서 120초간 1차 열처리한 후 400℃에서 120초간 2차 열처리하였다. 2차 열처리가 끝나고 난 후의 박막의 두께가 두께가 2,000 Å 되도록 고형분의 함량을 조절하였다. After spin-on coating the hard mask compositions according to Examples 7 to 14 and Comparative Examples 1 and 3 on a silicon wafer on a 12-inch silicon wafer, and then first heat-treating the thin film at 180° C. for 120 seconds. Secondary heat treatment was performed at 400° C. for 120 seconds. The solid content was adjusted so that the thickness of the thin film after the secondary heat treatment was completed was 2,000 Å.
유니포미티는 도 2에 도시한 바와 같이 19개 포인트를 선정하여, 이들 19개 포인트에서 각각 박막 두께를 측정한 후 하기 계산식 2에 의해 계산하였다. 박막의 두께는 K-MAC 장비를 이용하여 측정하였다. 그 결과는 표 3에 나타낸 바와 같다. The uniformity was calculated by Equation 2 below after selecting 19 points as shown in FIG. 2, measuring the thin film thickness at these 19 points, respectively. The thickness of the thin film was measured using K-MAC equipment. The results are as shown in Table 3.
[계산식 2] [Formula 2]
유니포미티(uniformity) (%) = (19개 포인트에서의 박막의 최고 두께 - 19개 포인트에서의 박막의 최저 두께) /(19개 포인트에서의 박막의 평균 두께) X 100Uniformity (%) = (highest thickness of thin film at 19 points - lowest thickness of thin film at 19 points) /(average thickness of thin film at 19 points) X 100
표 3을 참고하면, 위에 실시예 7 내지 14에 따른 하드마스크 조성물로부터 형성된 박막은 비교예 1 및 3에 따른 하드마스크 조성물로부터 형성된 박막과 비교하여 두께 유니포미티가 우수한 것을 알 수 있다.Referring to Table 3, it can be seen that the thin films formed from the hard mask compositions according to Examples 7 to 14 have superior thickness uniformity compared to the thin films formed from the hard mask compositions according to Comparative Examples 1 and 3.
평가 3: Rating 3: 코팅성coatability
실리콘 웨이퍼 위에 실시예 1 내지 8, 그리고 비교예 2 및 3에 따른 하드마스크 조성물을 상기 하드마스크 조성물을 스핀-온 코팅하고 이어서, 180℃에서 120초간 1차 열처리한 후 400℃에서 120초간 2차 열처리하여 박막을 형성하였다. 2차 열처리가 끝나고 난 후의 박막의 두께가 두께가 2,000 Å 되도록 고형분의 함량을 조절하였다.On a silicon wafer, the hard mask compositions according to Examples 1 to 8 and Comparative Examples 2 and 3 were spin-on coated with the hard mask composition, followed by primary heat treatment at 180° C. for 120 seconds, followed by secondary heat treatment at 400° C. for 120 seconds. A thin film was formed by heat treatment. The solid content was adjusted so that the thickness of the thin film after the secondary heat treatment was completed was 2,000 Å.
제조된 박막의 표면을 전자현미경으로 관찰하였다. 그 결과는 하기 표 4에 나타낸 바와 같다.The surface of the prepared thin film was observed with an electron microscope. The results are shown in Table 4 below.
표 4에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 내지 8에 따른 하드마스크 조성물로부터 형성된 박막은 비교예 2 및 3에 따른 하드마스크 조성물로부터 형성된 박막과 비교하여 코팅성이 우수하였다.As shown in Table 4, the thin films formed from the hard mask compositions according to Examples 1 to 8 were excellent in coating properties compared to the thin films formed from the hard mask compositions according to Comparative Examples 2 and 3.
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 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 as defined in the following claims are also presented. It belongs to the scope of the invention.
Claims (20)
용매
를 포함하는
하드마스크 조성물:
[화학식 1]
상기 화학식 1에서,
A는 치환 또는 비치환된 방향족 고리 함유기, 치환 또는 비치환된 헤테로 방향족 고리 함유기, 또는 이들의 조합이고,
B는 2가의 유기기이고,
A 및 B 중 적어도 하나는 하기 화학식 2로 표현되는 부분을 포함하는 작용기에 의해 치환된 것이다:
[화학식 2]
상기 화학식 2에서,
Z는 수소, 히드록시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기이고,
*는 연결지점이고,
상기 '치환 또는 비치환된'에서 치환은 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, C1 내지 C20 알킬기, C2 내지 C20 알케닐기, C2 내지 C20 알키닐기, C6 내지 C30 아릴기, C7 내지 C30 아릴알킬기, C1 내지 C30 알콕시기, C1 내지 C20 헤테로알킬기, C2 내지 C20 헤테로아릴기, C3 내지 C20 헤테로아릴알킬기, C3 내지 C30 사이클로알킬기, C3 내지 C15의 사이클로알케닐기, C6 내지 C15 사이클로알키닐기, C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기 및 이들의 조합에서 선택된 치환기로 치환된 것을 의미한다.A polymer comprising a structural unit represented by the following formula (1), an aromatic ring-containing compound, a substituted or unsubstituted amine group, a substituted or unsubstituted vinyl group, a substituted or unsubstituted acetylene group, an azide group, or an additive comprising at least one nitrile group, and
menstruum
containing
Hard mask composition:
[Formula 1]
In Formula 1,
A is a substituted or unsubstituted aromatic ring-containing group, a substituted or unsubstituted heteroaromatic ring-containing group, or a combination thereof,
B is a divalent organic group,
At least one of A and B is substituted with a functional group comprising a moiety represented by the following formula (2):
[Formula 2]
In Formula 2,
Z is hydrogen, a hydroxy group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, or a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group,
* is the connection point,
In the above 'substituted or unsubstituted', substitution means that a 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, an amidino group, a hydrazino group group, hydrazono group, carbonyl group, carbamyl group, thiol group, ester group, carboxyl group or its salt, sulfonic acid group or its salt, phosphoric acid or its salt, C1 to C20 alkyl group, C2 to C20 alkenyl group, C2 to C20 alkynyl group, C6 to C30 aryl group, C7 to C30 arylalkyl group, C1 to C30 alkoxy group, C1 to C20 heteroalkyl group, C2 to C20 heteroaryl group, C3 to C20 heteroarylalkyl group, C3 to C30 cycloalkyl group, C3 to C15 cycloalke It means substituted with a substituent selected from a nyl group, a C6 to C15 cycloalkynyl group, a C2 to C30 heterocycloalkyl group, and combinations thereof.
상기 화학식 2로 표현되는 부분을 포함하는 작용기는 하기 화학식 2′로 표현되는 것인 하드마스크 조성물:
[화학식 2′]
상기 화학식 2′에서,
W는 O, S, NRa 또는 CRbRc이고, 여기서 Ra 내지 Rc는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이고,
Z는 수소, 히드록시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기이고,
a는 0 또는 1이고,
b는 0 내지 10의 정수이고,
*는 연결지점이고,
상기 '치환 또는 비치환된'에서 치환은 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, C1 내지 C20 알킬기, C2 내지 C20 알케닐기, C2 내지 C20 알키닐기, C6 내지 C30 아릴기, C7 내지 C30 아릴알킬기, C1 내지 C30 알콕시기, C1 내지 C20 헤테로알킬기, C2 내지 C20 헤테로아릴기, C3 내지 C20 헤테로아릴알킬기, C3 내지 C30 사이클로알킬기, C3 내지 C15의 사이클로알케닐기, C6 내지 C15 사이클로알키닐기, C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기 및 이들의 조합에서 선택된 치환기로 치환된 것을 의미한다.In claim 1,
The functional group including the moiety represented by the formula (2) is a hard mask composition represented by the following formula (2'):
[Formula 2′]
In Formula 2',
W is O, S, NR a or CR b R c , wherein R a to R c are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a halogen atom, a halogen-containing group, or a combination thereof,
Z is hydrogen, a hydroxy group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, or a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group,
a is 0 or 1,
b is an integer from 0 to 10,
* is the connection point,
In the above 'substituted or unsubstituted', substitution means that a 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, an amidino group, a hydrazino group group, hydrazono group, carbonyl group, carbamyl group, thiol group, ester group, carboxyl group or its salt, sulfonic acid group or its salt, phosphoric acid or its salt, C1 to C20 alkyl group, C2 to C20 alkenyl group, C2 to C20 alkynyl group, C6 to C30 aryl group, C7 to C30 arylalkyl group, C1 to C30 alkoxy group, C1 to C20 heteroalkyl group, C2 to C20 heteroaryl group, C3 to C20 heteroarylalkyl group, C3 to C30 cycloalkyl group, C3 to C15 cycloalke It means substituted with a substituent selected from a nyl group, a C6 to C15 cycloalkynyl group, a C2 to C30 heterocycloalkyl group, and combinations thereof.
상기 첨가제는 하기 화학식 3으로 표현되는 하드마스크 조성물:
[화학식 3]
상기 화학식 3에서,
k, m 및 n는 각각 독립적으로 0 또는 1이되 k, m 및 n의 합은 2 또는 3이고,
k+m+n=3일 때 X는 -CH- 또는 질소(N)이고,
k+m+n=2일 때 X는 직접결합, -(CqH2q)-, -(CtRw 2t)-, 산소(O), 황(S), -NH-, 또는 -S(O2)-이고, 여기서 q 및 t는 각각 독립적으로 1 내지 5인 정수이고 Rw는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬아민기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C4 알킬 에테르기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20 아릴알킬렌 에테르기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 할로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기, 또는 이들의 조합이고,
R, R′및 R″는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 방향족 고리 함유기이되, R, R′또는 R″ 는 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 비닐기, 치환 또는 비치환된 아세틸렌기, 아자이드기, 또는 나이트릴기를 적어도 하나 포함하고,
상기 '치환 또는 비치환된'에서 치환은 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, C1 내지 C20 알킬기, C2 내지 C20 알케닐기, C2 내지 C20 알키닐기, C6 내지 C30 아릴기, C7 내지 C30 아릴알킬기, C1 내지 C30 알콕시기, C1 내지 C20 헤테로알킬기, C2 내지 C20 헤테로아릴기, C3 내지 C20 헤테로아릴알킬기, C3 내지 C30 사이클로알킬기, C3 내지 C15의 사이클로알케닐기, C6 내지 C15 사이클로알키닐기, C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기 및 이들의 조합에서 선택된 치환기로 치환된 것을 의미한다.In claim 1,
The additive is a hard mask composition represented by the following Chemical Formula 3:
[Formula 3]
In Formula 3,
k, m and n are each independently 0 or 1, but the sum of k, m and n is 2 or 3,
When k+m+n=3, X is -CH- or nitrogen (N),
When k+m+n=2, X is a direct bond, -(C q H 2q )-, -(C t R w 2t )-, oxygen (O), sulfur (S), -NH-, or -S (O 2 )-, wherein q and t are each independently an integer of 1 to 5, and R w is a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkenyl group, substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylamine group, substituted or unsubstituted C7 to C20 arylalkyl group, substituted or unsubstituted C1 to C20 heteroalkyl group, substituted or unsubstituted C2 to C30 hetero Cycloalkyl group, substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroaryl group, substituted or unsubstituted C1 to C4 alkyl ether group, substituted or unsubstituted C7 to C20 arylalkylene ether group, substituted or unsubstituted C1 to C30 halo an alkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkenyl group, or a combination thereof,
R, R′ and R″ are each independently a substituted or unsubstituted aromatic ring-containing group, wherein R, R′ or R″ are a substituted or unsubstituted amine group, a substituted or unsubstituted vinyl group, a substituted or unsubstituted at least one acetylene group, azide group, or nitrile group,
In the above 'substituted or unsubstituted', substitution means that a 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, an amidino group, a hydrazino group group, hydrazono group, carbonyl group, carbamyl group, thiol group, ester group, carboxyl group or its salt, sulfonic acid group or its salt, phosphoric acid or its salt, C1 to C20 alkyl group, C2 to C20 alkenyl group, C2 to C20 alkynyl group, C6 to C30 aryl group, C7 to C30 arylalkyl group, C1 to C30 alkoxy group, C1 to C20 heteroalkyl group, C2 to C20 heteroaryl group, C3 to C20 heteroarylalkyl group, C3 to C30 cycloalkyl group, C3 to C15 cycloalke It means substituted with a substituent selected from a nyl group, a C6 to C15 cycloalkynyl group, a C2 to C30 heterocycloalkyl group, and combinations thereof.
상기 첨가제는 하기 화학식 4 또는 5로 표현되는 하드마스크 조성물:
[화학식 4]
[화학식 5]
상기 화학식 4 및 5에서,
X1는 -CH- 또는 질소(N)이고,
X2는 직접결합, -(CqH2q)-, -(CtRw 2t)-, 산소(O), 황(S), -NH- 또는 -S(O2)-이고, 여기서 q 및 t는 각각 독립적으로 1 내지 5인 정수이고 Rw는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬아민기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C4 알킬 에테르기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20 아릴알킬렌 에테르기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 할로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기, 또는 이들의 조합이고,
R1 내지 R5는 각각 독립적으로 하기 화학식 6으로 표현되는 기를 적어도 하나 포함하는 방향족 고리 함유기이다:
[화학식 6]
상기 화학식 6에서,
W는 O, S, NRa 또는 CRbRc이고, 여기서 Ra 내지 Rc는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이고,
Y는 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 비닐기, 치환 또는 비치환된 아세틸렌기, 아자이드기, 나이트릴기, 또는 이들의 조합이고,
a는 0 또는 1이고,
b는 0 내지 10의 정수이고,
*는 연결지점이고,
상기 '치환 또는 비치환된'에서 치환은 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, C1 내지 C20 알킬기, C2 내지 C20 알케닐기, C2 내지 C20 알키닐기, C6 내지 C30 아릴기, C7 내지 C30 아릴알킬기, C1 내지 C30 알콕시기, C1 내지 C20 헤테로알킬기, C2 내지 C20 헤테로아릴기, C3 내지 C20 헤테로아릴알킬기, C3 내지 C30 사이클로알킬기, C3 내지 C15의 사이클로알케닐기, C6 내지 C15 사이클로알키닐기, C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기 및 이들의 조합에서 선택된 치환기로 치환된 것을 의미한다.In claim 3,
The additive is a hard mask composition represented by the following Chemical Formula 4 or 5:
[Formula 4]
[Formula 5]
In Formulas 4 and 5,
X 1 is -CH- or nitrogen (N),
X 2 is a direct bond, -(C q H 2q )-, -(C t R w 2t )-, oxygen (O), sulfur (S), -NH- or -S(O 2 )-, where q and t is each independently an integer of 1 to 5, and R w is a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkenyl group, a substituted or Unsubstituted C1 to C20 alkylamine group, substituted or unsubstituted C7 to C20 arylalkyl group, substituted or unsubstituted C1 to C20 heteroalkyl group, substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocycloalkyl group, substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroaryl group, substituted or unsubstituted C1 to C4 alkyl ether group, substituted or unsubstituted C7 to C20 arylalkylene ether group, substituted or unsubstituted C1 to C30 haloalkyl group, substituted or unsubstituted C2 to C20 alkenyl group, or a combination thereof,
R 1 to R 5 are each independently an aromatic ring-containing group including at least one group represented by the following formula (6):
[Formula 6]
In Formula 6,
W is O, S, NR a or CR b R c , wherein R a to R c are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a halogen atom, a halogen-containing group, or a combination thereof,
Y is a substituted or unsubstituted amine group, a substituted or unsubstituted vinyl group, a substituted or unsubstituted acetylene group, an azide group, a nitrile group, or a combination thereof,
a is 0 or 1,
b is an integer from 0 to 10,
* is the connection point,
In the above 'substituted or unsubstituted', substitution means that a 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, an amidino group, a hydrazino group group, hydrazono group, carbonyl group, carbamyl group, thiol group, ester group, carboxyl group or its salt, sulfonic acid group or its salt, phosphoric acid or its salt, C1 to C20 alkyl group, C2 to C20 alkenyl group, C2 to C20 alkynyl group, C6 to C30 aryl group, C7 to C30 arylalkyl group, C1 to C30 alkoxy group, C1 to C20 heteroalkyl group, C2 to C20 heteroaryl group, C3 to C20 heteroarylalkyl group, C3 to C30 cycloalkyl group, C3 to C15 cycloalke It means substituted with a substituent selected from a nyl group, a C6 to C15 cycloalkynyl group, a C2 to C30 heterocycloalkyl group, and combinations thereof.
상기 화학식 4 및 5에서, R1 내지 R5는 각각 독립적으로 하기 화학식 7로 표현되는 하드마스크 조성물:
[화학식 7]
상기 화학식 7에서,
R1a 내지 R13a은 각각 독립적으로 수소, 히드록시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 또는 상기 화학식 6으로 표시되는 기이되, R1a 내지 R13a 중 적어도 하나는 상기 화학식 6으로 표시되는 기이고,
T1 및 T2는 각각 독립적으로 O, S, NRa 또는 CRbRc이고, 여기서 Ra 내지 Rc는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이고,
c 및 d는 각각 독립적으로 0 내지 5인 정수이고,
*는 연결지점이고,
상기 '치환 또는 비치환된'에서 치환은 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, C1 내지 C20 알킬기, C2 내지 C20 알케닐기, C2 내지 C20 알키닐기, C6 내지 C30 아릴기, C7 내지 C30 아릴알킬기, C1 내지 C30 알콕시기, C1 내지 C20 헤테로알킬기, C2 내지 C20 헤테로아릴기, C3 내지 C20 헤테로아릴알킬기, C3 내지 C30 사이클로알킬기, C3 내지 C15의 사이클로알케닐기, C6 내지 C15 사이클로알키닐기, C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기 및 이들의 조합에서 선택된 치환기로 치환된 것을 의미한다.In claim 4,
In Formulas 4 and 5, R 1 to R 5 are each independently a hard mask composition represented by Formula 7:
[Formula 7]
In Formula 7,
R 1a to R 13a are each independently hydrogen, a hydroxyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, or a group represented by Formula 6, wherein at least one of R 1a to R 13a is a group represented by Formula 6, and ,
T 1 and T 2 are each independently O, S, NR a or CR b R c , wherein R a to R c are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a halogen atom, a halogen-containing group or a combination thereof,
c and d are each independently an integer from 0 to 5,
* is the connection point,
In the above 'substituted or unsubstituted', substitution means that a 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, an amidino group, a hydrazino group group, hydrazono group, carbonyl group, carbamyl group, thiol group, ester group, carboxyl group or its salt, sulfonic acid group or its salt, phosphoric acid or its salt, C1 to C20 alkyl group, C2 to C20 alkenyl group, C2 to C20 alkynyl group, C6 to C30 aryl group, C7 to C30 arylalkyl group, C1 to C30 alkoxy group, C1 to C20 heteroalkyl group, C2 to C20 heteroaryl group, C3 to C20 heteroarylalkyl group, C3 to C30 cycloalkyl group, C3 to C15 cycloalke It means substituted with a substituent selected from a nyl group, a C6 to C15 cycloalkynyl group, a C2 to C30 heterocycloalkyl group, and combinations thereof.
상기 화학식 1에서, 상기 A는 하기 그룹 1 및 2 중에서 선택된 치환 또는 비치환된 모이어티인 하드마스크 조성물:
[그룹 1]
[그룹 2]
상기 그룹 2에서,
Z1 및 Z2는 각각 독립적으로 NRd, O, S, Te 또는 Se이고,
Z3 및 Z4는 N이고,
Rd 및 Re은 각각 독립적으로 수소, 히드록시기, 메톡시기, 에톡시기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기, 치환 또는 비치환된 1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 이들의 조합이고,
상기 '치환 또는 비치환된'에서 치환은 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, C1 내지 C20 알킬기, C2 내지 C20 알케닐기, C2 내지 C20 알키닐기, C6 내지 C30 아릴기, C7 내지 C30 아릴알킬기, C1 내지 C30 알콕시기, C1 내지 C20 헤테로알킬기, C2 내지 C20 헤테로아릴기, C3 내지 C20 헤테로아릴알킬기, C3 내지 C30 사이클로알킬기, C3 내지 C15의 사이클로알케닐기, C6 내지 C15 사이클로알키닐기, C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기 및 이들의 조합에서 선택된 치환기로 치환된 것을 의미한다.In claim 1,
In Formula 1, A is a substituted or unsubstituted moiety selected from the following groups 1 and 2, a hard mask composition:
[Group 1]
[Group 2]
In group 2,
Z 1 and Z 2 are each independently NR d , O, S, Te or Se,
Z 3 and Z 4 are N,
R d and R e are each independently hydrogen, a hydroxy group, a methoxy group, an ethoxy group, a halogen atom, a halogen-containing group, a substituted or unsubstituted 1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, or their is a combination,
In the above 'substituted or unsubstituted', substitution means that a 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, an amidino group, a hydrazino group group, hydrazono group, carbonyl group, carbamyl group, thiol group, ester group, carboxyl group or its salt, sulfonic acid group or its salt, phosphoric acid or its salt, C1 to C20 alkyl group, C2 to C20 alkenyl group, C2 to C20 alkynyl group, C6 to C30 aryl group, C7 to C30 arylalkyl group, C1 to C30 alkoxy group, C1 to C20 heteroalkyl group, C2 to C20 heteroaryl group, C3 to C20 heteroarylalkyl group, C3 to C30 cycloalkyl group, C3 to C15 cycloalke It means substituted with a substituent selected from a nyl group, a C6 to C15 cycloalkynyl group, a C2 to C30 heterocycloalkyl group, and combinations thereof.
상기 화학식 1에서, 상기 A는 적어도 1개의 치환 또는 비치환된 방향족, 헤테로 방향족 고리를 포함하는 것이고,
상기 '치환 또는 비치환된'에서 치환은 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, C1 내지 C20 알킬기, C2 내지 C20 알케닐기, C2 내지 C20 알키닐기, C6 내지 C30 아릴기, C7 내지 C30 아릴알킬기, C1 내지 C30 알콕시기, C1 내지 C20 헤테로알킬기, C2 내지 C20 헤테로아릴기, C3 내지 C20 헤테로아릴알킬기, C3 내지 C30 사이클로알킬기, C3 내지 C15의 사이클로알케닐기, C6 내지 C15 사이클로알키닐기, C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기 및 이들의 조합에서 선택된 치환기로 치환된 것을 의미하는, 하드마스크 조성물. In claim 1,
In Formula 1, A is to include at least one substituted or unsubstituted aromatic, heteroaromatic ring,
In the above 'substituted or unsubstituted', substitution means that a 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, an amidino group, a hydrazino group group, hydrazono group, carbonyl group, carbamyl group, thiol group, ester group, carboxyl group or its salt, sulfonic acid group or its salt, phosphoric acid or its salt, C1 to C20 alkyl group, C2 to C20 alkenyl group, C2 to C20 alkynyl group, C6 to C30 aryl group, C7 to C30 arylalkyl group, C1 to C30 alkoxy group, C1 to C20 heteroalkyl group, C2 to C20 heteroaryl group, C3 to C20 heteroarylalkyl group, C3 to C30 cycloalkyl group, C3 to C15 cycloalke A hard mask composition, which means substituted with a substituent selected from a nyl group, a C6 to C15 cycloalkynyl group, a C2 to C30 heterocycloalkyl group, and combinations thereof.
상기 B는 하기 화학식 Z1 내지 화학식 Z4 중 어느 하나로 표현되는 하드마스크 조성물:
[화학식 Z1]
[화학식 Z2]
[화학식 Z3]
[화학식 Z4]
상기 화학식 Z1 내지 Z4에서,
e 및 f는 각각 독립적으로 0 또는 1이고,
g는 1 내지 5인 정수이고,
Y1 내지 Y4는 각각 독립적으로 하기 그룹 3에서 선택된 치환 또는 비치환된 모이어티 중 어느 하나이고,
*은 연결지점이다:
[그룹 3]
상기 그룹 3에서,
M, M′및 M″는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, O, S, SO2, CRfRg, NRh, 또는 카르보닐이고, 여기서 Rf 내지 Rh는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이고,
L1은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C50 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌옥사이드 함유기, 또는 이들의 조합이고,
r은 0 내지 10인 정수이고,
s는 0 내지 10인 정수이고,
k는 0 내지 3인 정수이고,
상기 '치환 또는 비치환된'에서 치환은 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, C1 내지 C20 알킬기, C2 내지 C20 알케닐기, C2 내지 C20 알키닐기, C6 내지 C30 아릴기, C7 내지 C30 아릴알킬기, C1 내지 C30 알콕시기, C1 내지 C20 헤테로알킬기, C2 내지 C20 헤테로아릴기, C3 내지 C20 헤테로아릴알킬기, C3 내지 C30 사이클로알킬기, C3 내지 C15의 사이클로알케닐기, C6 내지 C15 사이클로알키닐기, C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기 및 이들의 조합에서 선택된 치환기로 치환된 것을 의미한다.In claim 1,
The B is a hard mask composition represented by any one of the following Chemical Formulas Z1 to Z4:
[Formula Z1]
[Formula Z2]
[Formula Z3]
[Formula Z4]
In the above formulas Z1 to Z4,
e and f are each independently 0 or 1,
g is an integer from 1 to 5,
Y 1 to Y 4 are each independently any one of a substituted or unsubstituted moiety selected from the following group 3,
* is the connection point:
[Group 3]
In group 3,
M, M′ and M″ are each independently a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkylene group, O, S, SO 2 , CR f R g , NR h , or carbonyl, wherein R f to R h are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a halogen atom, a halogen-containing group, or a combination thereof;
L 1 is a substituted or unsubstituted C6 to C50 arylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkylene oxide-containing group, or a combination thereof,
r is an integer from 0 to 10,
s is an integer from 0 to 10,
k is an integer from 0 to 3,
In the above 'substituted or unsubstituted', substitution means that a 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, an amidino group, a hydrazino group group, hydrazono group, carbonyl group, carbamyl group, thiol group, ester group, carboxyl group or its salt, sulfonic acid group or its salt, phosphoric acid or its salt, C1 to C20 alkyl group, C2 to C20 alkenyl group, C2 to C20 alkynyl group, C6 to C30 aryl group, C7 to C30 arylalkyl group, C1 to C30 alkoxy group, C1 to C20 heteroalkyl group, C2 to C20 heteroaryl group, C3 to C20 heteroarylalkyl group, C3 to C30 cycloalkyl group, C3 to C15 cycloalke It means substituted with a substituent selected from a nyl group, a C6 to C15 cycloalkynyl group, a C2 to C30 heterocycloalkyl group, and combinations thereof.
상기 중합체는 하기 화학식 8로 표현되는 구조단위를 더 포함하는 하드마스크 조성물:
[화학식 8]
상기 화학식 8에서,
X0는 치환 또는 비치환된 방향족 고리 함유기, 치환 또는 비치환된 헤테로 방향족 고리 함유기, 또는 이들의 조합이고,
L0은 2가의 유기기이고,
*은 연결지점이고,
상기 '치환 또는 비치환된'에서 치환은 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, C1 내지 C20 알킬기, C2 내지 C20 알케닐기, C2 내지 C20 알키닐기, C6 내지 C30 아릴기, C7 내지 C30 아릴알킬기, C1 내지 C30 알콕시기, C1 내지 C20 헤테로알킬기, C2 내지 C20 헤테로아릴기, C3 내지 C20 헤테로아릴알킬기, C3 내지 C30 사이클로알킬기, C3 내지 C15의 사이클로알케닐기, C6 내지 C15 사이클로알키닐기, C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기 및 이들의 조합에서 선택된 치환기로 치환된 것을 의미한다.In claim 1,
The polymer is a hard mask composition further comprising a structural unit represented by the following Chemical Formula 8:
[Formula 8]
In the formula (8),
X 0 is a substituted or unsubstituted aromatic ring-containing group, a substituted or unsubstituted heteroaromatic ring-containing group, or a combination thereof,
L 0 is a divalent organic group,
* is the connection point,
In the above 'substituted or unsubstituted', substitution means that a 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, an amidino group, a hydrazino group group, hydrazono group, carbonyl group, carbamyl group, thiol group, ester group, carboxyl group or its salt, sulfonic acid group or its salt, phosphoric acid or its salt, C1 to C20 alkyl group, C2 to C20 alkenyl group, C2 to C20 alkynyl group, C6 to C30 aryl group, C7 to C30 arylalkyl group, C1 to C30 alkoxy group, C1 to C20 heteroalkyl group, C2 to C20 heteroaryl group, C3 to C20 heteroarylalkyl group, C3 to C30 cycloalkyl group, C3 to C15 cycloalke It means substituted with a substituent selected from a nyl group, a C6 to C15 cycloalkynyl group, a C2 to C30 heterocycloalkyl group, and combinations thereof.
상기 화학식 8에서 상기 X0는 하기 그룹 1 및 2 중에서 선택된 치환 또는 비치환된 모이어티인 하드마스크 조성물:
[그룹 1]
[그룹 2]
상기 그룹 2에서,
Z1 및 Z2는 각각 독립적으로 NRd, O, S, Te 또는 Se이고,
Z3 및 Z4는 N이고,
Rd 및 Re은 각각 독립적으로 수소, 히드록시기, 메톡시기, 에톡시기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기, 치환 또는 비치환된 1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 이들의 조합이고,
상기 '치환 또는 비치환된'에서 치환은 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, C1 내지 C20 알킬기, C2 내지 C20 알케닐기, C2 내지 C20 알키닐기, C6 내지 C30 아릴기, C7 내지 C30 아릴알킬기, C1 내지 C30 알콕시기, C1 내지 C20 헤테로알킬기, C2 내지 C20 헤테로아릴기, C3 내지 C20 헤테로아릴알킬기, C3 내지 C30 사이클로알킬기, C3 내지 C15의 사이클로알케닐기, C6 내지 C15 사이클로알키닐기, C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기 및 이들의 조합에서 선택된 치환기로 치환된 것을 의미한다.In claim 9,
In Formula 8, X 0 is a substituted or unsubstituted moiety selected from the following groups 1 and 2 of the hard mask composition:
[Group 1]
[Group 2]
In group 2,
Z 1 and Z 2 are each independently NR d , O, S, Te or Se,
Z 3 and Z 4 are N,
R d and R e are each independently hydrogen, a hydroxy group, a methoxy group, an ethoxy group, a halogen atom, a halogen-containing group, a substituted or unsubstituted 1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, or their is a combination,
In the above 'substituted or unsubstituted', substitution means that a 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, an amidino group, a hydrazino group group, hydrazono group, carbonyl group, carbamyl group, thiol group, ester group, carboxyl group or its salt, sulfonic acid group or its salt, phosphoric acid or its salt, C1 to C20 alkyl group, C2 to C20 alkenyl group, C2 to C20 alkynyl group, C6 to C30 aryl group, C7 to C30 arylalkyl group, C1 to C30 alkoxy group, C1 to C20 heteroalkyl group, C2 to C20 heteroaryl group, C3 to C20 heteroarylalkyl group, C3 to C30 cycloalkyl group, C3 to C15 cycloalke It means substituted with a substituent selected from a nyl group, a C6 to C15 cycloalkynyl group, a C2 to C30 heterocycloalkyl group, and combinations thereof.
상기 중합체는 그 구조단위 내에 적어도 하나의 산소 원자를 포함하는 하드마스크 조성물.In claim 1,
The polymer is a hardmask composition comprising at least one oxygen atom in its structural unit.
상기 화학식 2는 하기 화학식 2′로 표현되는 하드마스크 조성물:
[화학식 2′]
상기 화학식 2′에서,
W는 O, S, NRa 또는 CRbRc이고, 여기서 Ra 내지 Rc는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이고,
a는 0 또는 1이고,
*는 연결지점이고,
상기 '치환 또는 비치환된'에서 치환은 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, C1 내지 C20 알킬기, C2 내지 C20 알케닐기, C2 내지 C20 알키닐기, C6 내지 C30 아릴기, C7 내지 C30 아릴알킬기, C1 내지 C30 알콕시기, C1 내지 C20 헤테로알킬기, C2 내지 C20 헤테로아릴기, C3 내지 C20 헤테로아릴알킬기, C3 내지 C30 사이클로알킬기, C3 내지 C15의 사이클로알케닐기, C6 내지 C15 사이클로알키닐기, C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기 및 이들의 조합에서 선택된 치환기로 치환된 것을 의미한다.In claim 1,
The formula 2 is a hard mask composition represented by the following formula 2':
[Formula 2′]
In Formula 2',
W is O, S, NR a or CR b R c , wherein R a to R c are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkyl group, a halogen atom, a halogen-containing group, or a combination thereof,
a is 0 or 1,
* is the connection point,
In the above 'substituted or unsubstituted', substitution means that a 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, an amidino group, a hydrazino group group, hydrazono group, carbonyl group, carbamyl group, thiol group, ester group, carboxyl group or its salt, sulfonic acid group or its salt, phosphoric acid or its salt, C1 to C20 alkyl group, C2 to C20 alkenyl group, C2 to C20 alkynyl group, C6 to C30 aryl group, C7 to C30 arylalkyl group, C1 to C30 alkoxy group, C1 to C20 heteroalkyl group, C2 to C20 heteroaryl group, C3 to C20 heteroarylalkyl group, C3 to C30 cycloalkyl group, C3 to C15 cycloalke It means substituted with a substituent selected from a nyl group, a C6 to C15 cycloalkynyl group, a C2 to C30 heterocycloalkyl group, and combinations thereof.
상기 첨가제는 하기 화학식 Y1 내지 Y4 중 어느 하나로 표현되는 하드마스크 조성물:
[화학식 Y1]
[화학식 Y2]
[화학식 Y3]
[화학식 Y4]
상기 화학식 Y1 내지 Y4에서,
T3 및 T4는 각각 독립적으로 O, S, NRa 또는 CRbRc이고, 여기서 Ra 내지 Rc는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이고,
Rx 내지 Ry는 각각 독립적으로 수소, 할로겐 원자, 할로겐 함유기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기이고,
R33 내지 R55은 각각 독립적으로 하기 화학식 6으로 표시되는 기이다:
[화학식 6]
상기 화학식 6에서,
W는 O, S, NRa 또는 CRbRc이고, 여기서 Ra 내지 Rc는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이고,
Y는 치환 또는 비치환된 아민기, 치환 또는 비치환된 비닐기, 치환 또는 비치환된 아세틸렌기, 아자이드기, 나이트릴기, 또는 이들의 조합이고,
a는 0 또는 1이고,
b는 0 내지 10의 정수이고,
*는 연결지점이고,
상기 '치환 또는 비치환된'에서 치환은 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, C1 내지 C20 알킬기, C2 내지 C20 알케닐기, C2 내지 C20 알키닐기, C6 내지 C30 아릴기, C7 내지 C30 아릴알킬기, C1 내지 C30 알콕시기, C1 내지 C20 헤테로알킬기, C2 내지 C20 헤테로아릴기, C3 내지 C20 헤테로아릴알킬기, C3 내지 C30 사이클로알킬기, C3 내지 C15의 사이클로알케닐기, C6 내지 C15 사이클로알키닐기, C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기 및 이들의 조합에서 선택된 치환기로 치환된 것을 의미한다.In claim 1,
The additive is a hard mask composition represented by any one of the following formulas Y1 to Y4:
[Formula Y1]
[Formula Y2]
[Formula Y3]
[Formula Y4]
In the above formulas Y1 to Y4,
T 3 and T 4 are each independently O, S, NR a or CR b R c , wherein R a to R c are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a halogen atom, a halogen-containing group or a combination thereof,
R x to R y are each independently hydrogen, a halogen atom, a halogen-containing group, or a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkyl group,
R 33 to R 55 are each independently a group represented by the following formula (6):
[Formula 6]
In Formula 6,
W is O, S, NR a or CR b R c , wherein R a to R c are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a halogen atom, a halogen-containing group, or a combination thereof,
Y is a substituted or unsubstituted amine group, a substituted or unsubstituted vinyl group, a substituted or unsubstituted acetylene group, an azide group, a nitrile group, or a combination thereof,
a is 0 or 1,
b is an integer from 0 to 10,
* is the connection point,
In the above 'substituted or unsubstituted', substitution means that a 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, an amidino group, a hydrazino group group, hydrazono group, carbonyl group, carbamyl group, thiol group, ester group, carboxyl group or its salt, sulfonic acid group or its salt, phosphoric acid or its salt, C1 to C20 alkyl group, C2 to C20 alkenyl group, C2 to C20 alkynyl group, C6 to C30 aryl group, C7 to C30 arylalkyl group, C1 to C30 alkoxy group, C1 to C20 heteroalkyl group, C2 to C20 heteroaryl group, C3 to C20 heteroarylalkyl group, C3 to C30 cycloalkyl group, C3 to C15 cycloalke It means substituted with a substituent selected from a nyl group, a C6 to C15 cycloalkynyl group, a C2 to C30 heterocycloalkyl group, and combinations thereof.
상기 첨가제는 150 내지 50,000의 분자량을 가지는 하드마스크 조성물.In claim 1,
The additive is a hard mask composition having a molecular weight of 150 to 50,000.
상기 중합체는 500 내지 200,000의 중량평균분자량을 가지는 하드마스크 조성물.In claim 1,
The polymer is a hard mask composition having a weight average molecular weight of 500 to 200,000.
상기 첨가제는 상기 하드마스크 조성물의 총 함량에 대하여 5 중량% 내지 50 중량%로 포함되어 있는 하드마스크 조성물. In claim 1,
The hard mask composition comprising the additive in an amount of 5 wt% to 50 wt% based on the total content of the hardmask composition.
상기 재료 층 위에 제1항 내지 제16항 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 a hardmask composition according to any one of claims 1 to 16 over the material layer;
forming a hard mask layer by heat-treating the hard mask composition;
forming a silicon-containing thin film layer on the hard mask layer;
forming a photoresist layer on the silicon-containing thin film layer;
exposing and developing the photoresist layer to form a photoresist pattern;
selectively removing the silicon-containing thin film layer and the hardmask layer using the photoresist pattern and exposing a portion of the material layer; and
etching the exposed portion of the material layer;
A pattern forming method comprising a.
상기 하드마스크 조성물을 적용하는 단계는 스핀-온 코팅 방법으로 수행하는 패턴 형성 방법.In claim 17,
The step of applying the hard mask composition is a pattern forming method performed by a spin-on coating method.
상기 열처리는 50 내지 250 ℃에서 진행되는 제1차 열처리, 그리고 상기 제1차 열처리에 후속되고 200 내지 500 ℃에서 진행되는 제2차 열처리를 포함하는 패턴 형성 방법. In claim 17,
The heat treatment is a pattern forming method comprising a first heat treatment performed at 50 to 250 °C, and a second heat treatment that is followed by the first heat treatment and proceeds at 200 to 500 °C.
상기 포토레지스트 층을 형성하는 단계 전에 바닥 반사 방지 층(BARC)을 형성하는 단계를 더 포함하는 패턴 형성 방법.In claim 17,
and forming a bottom anti-reflective layer (BARC) prior to forming the photoresist layer.
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