KR102563289B1 - Resist underlayer composition, and method of forming patterns using the composition - Google Patents

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

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Abstract

하기 화학식 1로 표시되는 구조단위, 화학식 2로 표시되는 구조단위, 또는 이들의 조합을 포함하는 중합체; 및 용매를 포함하는 레지스트 하층막용 조성물; 그리고 상기 레지스트 하층막용 조성물을 이용하는 패턴형성방법에 관한 것이다:
[화학식 1]

[화학식 2]

상기 화학식 1, 및 화학식 2의 정의는 명세서 내에 기재한 바와 같다.
A polymer comprising a structural unit represented by Formula 1, a structural unit represented by Formula 2, or a combination thereof; and a composition for a resist underlayer film containing a solvent; And it relates to a pattern formation method using the composition for a resist underlayer film:
[Formula 1]

[Formula 2]

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

Description

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

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

최근 반도체 산업은 수백 나노미터 크기의 패턴에서 수 내지 수십 나노미터 크기의 패턴을 가지는 초미세 기술로 발전하고 있다. 이러한 초미세 기술을 실현하기 위해서는 효과적인 리소그래픽 기법이 필수적이다.In recent years, the semiconductor industry has been developing from hundreds of nanometer-sized patterns to ultra-fine technologies having several to several tens of nanometer-sized patterns. Effective lithographic techniques are essential to realize these ultra-fine technologies.

리소그래픽 기법은 실리콘 웨이퍼 등의 반도체 기판 상에 포토레지스트 막을 코팅하여 박막을 형성하고, 그 위에 디바이스의 패턴이 그려진 마스크 패턴을 개재하여 자외선 등의 활성화 조사선을 조사한 후 현상하여, 얻어진 포토레지스트 패턴을 보호막으로 하여 기판을 에칭처리함으로써, 기판 표면에 상기 패턴에 대응하는 미세패턴을 형성하는 가공법이다.In the lithographic technique, a photoresist film is coated on a semiconductor substrate such as a silicon wafer to form a thin film, irradiated with activating radiation such as ultraviolet rays through a mask pattern on which a device pattern is drawn, and then developed to obtain a photoresist pattern. It is a processing method of forming a fine pattern corresponding to the pattern on the surface of the substrate by etching the substrate as a protective film.

포토레지스트 패턴 형성 단계에서 수행되는 노광 과정은 고해상도의 포토레지스트 이미지를 얻기 위한 중요한 요소 중 하나이다.An exposure process performed in the photoresist pattern forming step is one of the important factors for obtaining a high-resolution photoresist image.

초미세 패턴 제조 기술이 요구됨에 따라, 포토레지스트의 노광에 사용되는 활성화 조사선으로 i-line(파장 365nm), KrF 엑시머 레이저(파장 248nm), ArF 엑시머 레이저(파장 193nm) 등의 단파장이 이용되고 있으며. 이에 따라, 활성화 조사선의 반도체 기판으로부터의 난반사나 정재파 등으로 인한 문제점을 해결하기 위해 레지스트와 반도체 기판 사이에 최적화된 반사율을 갖는 레지스트 하층막(resist underlayer)을 개재하여 해결하고자 하는 많은 검토가 이루어지고 있다. As ultrafine pattern manufacturing technology is required, short wavelengths such as i-line (wavelength 365nm), KrF excimer laser (wavelength 248nm), and ArF excimer laser (wavelength 193nm) are used as activating radiation used for photoresist exposure. . Accordingly, in order to solve problems caused by diffuse reflection or standing waves of activating radiation from the semiconductor substrate, a resist underlayer having an optimized reflectance between the resist and the semiconductor substrate is interposed to solve many studies. there is.

한편, 상기 활성화 조사선 외에 미세 패턴 제조를 위한 광원으로 EUV(Extreme ultraviolet; 파장 13.5nm), E-Beam(전자빔) 등의 고에너지선을 이용하는 방법도 이루어지고 있으며, 해당 광원의 경우 기판으로부터의 반사는 거의 없으나, 패턴 미세화에 따라 레지스트 하층막의 두께가 더욱 박막화 되어야 하고, 형성된 패턴의 무너짐 현상을 개선하기 위해 레지스트와 하부막질의 접착성을 개선하는 연구도 널리 검토되고 있다. 또한, 광원에 대한 효율을 극대화 시키기 위해 하층막을 통해 감도가 향상되는 연구도 검토되고 있다.On the other hand, in addition to the activation radiation, a method of using high-energy rays such as EUV (Extreme ultraviolet; wavelength 13.5 nm) and E-Beam (electron beam) as a light source for fine pattern production has also been made, and in the case of the light source, reflection from the substrate has been made. Although there is little, the thickness of the resist underlayer film has to be further thinned according to pattern refinement, and research on improving the adhesion between the resist and the underlayer film has been widely reviewed to improve the collapse of the formed pattern. In addition, in order to maximize the efficiency of the light source, research on improving sensitivity through an underlayer film is being reviewed.

미세 패터닝 공정에서도 레지스트의 패턴 붕괴가 일어나지 않고, 초박막으로 형성되어 에칭 공정시간을 단축시킬 수 있으며, 노광 광원에 대한 감도 및 흡광 효율를 향상시킴으로써 패터닝 성능 및 효율을 개선시킬 수 있는 레지스트 하층막용 조성물을 제공한다. Resist pattern collapse does not occur even in the fine patterning process, it is formed into an ultra-thin film, so the etching process time can be shortened, and the patterning performance and efficiency can be improved by improving the sensitivity and light absorption efficiency for an exposure light source. Provide a composition for a resist underlayer film do.

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

하기 화학식 1로 표시되는 구조단위, 화학식 2로 표시되는 구조단위, 또는 이들의 조합을 포함하는 중합체; 및 용매를 포함하는 레지스트 하층막용 조성물 을 제공한다.A polymer comprising a structural unit represented by Formula 1, a structural unit represented by Formula 2, or a combination thereof; and a solvent for a resist underlayer film.

[화학식 1][Formula 1]

상기 화학식 1에서, In Formula 1,

A는 함질소 헤테로 고리기이고,A is a nitrogen-containing heterocyclic group,

R1 및 R2는, 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10 알케닐기, 비닐기, 알릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 헤테로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 헤테로알키닐기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로아릴기, 또는 하기 화학식 K로 표현되는 관능기이고, R 1 and R 2 are, each independently, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C10 alkenyl group, a vinyl group, an allyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C10 alkynyl group, or a substituted Or an unsubstituted C1 to C10 heteroalkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 heteroalkenyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 heteroalkynyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted A C2 to C20 heterocycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group, a substituted or unsubstituted C1 to C20 heteroaryl group, or a functional group represented by the following formula K,

*는 폴리머의 주쇄 또는 말단과 연결되는 지점이며,* is the point connected to the main chain or end of the polymer,

[화학식 K][Formula K]

상기 화학식 K에서,In the above formula K,

L1는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 헤테로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로아릴렌기, 또는 이들의 조합이고,L 1 is a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 heteroalkylene group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkylene group, or a substituted or unsubstituted C2 to C20 heterocycloalkylene group , A substituted or unsubstituted C6 to C20 arylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C20 heteroarylene group, or a combination thereof,

Rk는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로아릴기이고,R k is a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 heteroalkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 heterocycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 heterocycloalkyl group, A cyclic C6 to C20 aryl group, or a substituted or unsubstituted C1 to C20 heteroaryl group,

a는 0 내지 2의 정수 중 하나이며, a is an integer from 0 to 2;

*는 상기 화학식 1의 A에 연결되는 지점이다;* is a point connected to A in Formula 1;

[화학식 2][Formula 2]

상기 화학식 2에서,In Formula 2,

A는 함질소 헤테로 고리기이고,A is a nitrogen-containing heterocyclic group,

L1, L2 및 L3는, 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 헤테로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로아릴렌기, 또는 이들의 조합이고,L 1 , L 2 and L 3 are each independently a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 heteroalkylene group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkylene group, or a substituted Or an unsubstituted C2 to C20 heterocycloalkylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 arylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C20 heteroarylene group, or a combination thereof,

a는 0 내지 2의 정수 중 하나이고, a is an integer from 0 to 2;

Rk는 상기 화학식 K에서 정의한 바와 같고, R k is as defined in Formula K above,

*는 폴리머의 주쇄 또는 말단에 연결되는 지점이되,* is a point connected to the main chain or terminal of the polymer,

상기 중합체가 포함하는 상기 화학식 1로 표시되는 구조단위 중 하나 이상의 R1 및 R2 중 하나 이상은 상기 화학식 K로 표시되고, 이 때 상기 화학식 K의 a는 1 또는 2의 정수이거나, 또는At least one of R 1 and R 2 of the structural units represented by Formula 1 included in the polymer is represented by Formula K, wherein a in Formula K is an integer of 1 or 2, or

상기 중합체가 포함하는 상기 화학식 2로 표시되는 구조단위 중 하나 이상의 a는 1 또는 2의 정수이다.At least one of the structural units represented by Chemical Formula 2 included in the polymer is an integer of 1 or 2.

상기 A는 하기 화학식 A-1, 또는 화학식 A-2 중 적어도 하나로 표현될 수 있다.The A may be represented by at least one of Formula A-1 or Formula A-2.

[화학식 A-1][Formula A-1]

[화학식 A-2][Formula A-2]

상기 화학식 A-1 및 상기 화학식 A-2에서, In Formula A-1 and Formula A-2,

*는 각각 폴리머 주쇄, 또는 R1, R2, 및 Rk 중 어느 하나와 연결되는 지점을 나타낸다.* Represents a polymer backbone or a point connected to any one of R 1 , R 2 , and R k .

상기 화학식 1의 R1 및 R2는, 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10 알케닐기, 비닐기, 알릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 또는 상기 화학식 K로 표현되는 관능기이고, R 1 and R 2 in Formula 1 are each independently a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C10 alkenyl group, a vinyl group, an allyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C10 an alkynyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group, or a functional group represented by Formula K above;

상기 화학식 K의 L1는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 또는 이들의 조합이고,L 1 in Formula K is a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkylene group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 arylene group, or a combination thereof;

Rk는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기일 수 있다.R k may be a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkyl group, or a substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group.

상기 화학식 2의 L1, L2, 및 L3는, 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 또는 이들의 조합일 수 있다.L 1 , L 2 , and L 3 in Formula 2 are each independently a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkylene group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkylene group, or a substituted or unsubstituted C6 to C20 It may be an arylene group, or a combination thereof.

상기 화학식 1의 R1 및 R2는, 각각 독립적으로, 알릴기, 또는 상기 화학식 K로 표현되는 관능기이고, R 1 and R 2 in Formula 1 are each independently an allyl group or a functional group represented by Formula K,

상기 화학식 K의 L1는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기이고,L 1 of Formula K is a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkylene group,

Rk는 하이드록시기 또는 싸이올기로 치환된 C1 내지 C10 알킬기일 수 있다.R k may be a C1 to C10 alkyl group substituted with a hydroxy group or a thiol group.

상기 화학식 2의 L1, L2, 및 L3는, 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기일 수 있다.L 1 , L 2 , and L 3 in Formula 2 may each independently be a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkylene group.

상기 중합체는 하기 화학식 3 내지 화학식 5로 표현되는 구조단위 중 하나 이상을 포함할 수 있다.The polymer may include at least one of structural units represented by Chemical Formulas 3 to 5 below.

[화학식 3][Formula 3]

[화학식 4][Formula 4]

[화학식 5][Formula 5]

상기 화학식 3 내지 화학식 5에서, a는 1 또는 2의 정수이고,In Formulas 3 to 5, a is an integer of 1 or 2,

*는 폴리머의 주쇄 또는 말단에 연결되는 지점이다.* is the point connected to the main chain or terminal of the polymer.

상기 중합체는 하기 화학식 6 내지 화학식 8 중 어느 하나로 표현될 수 있다.The polymer may be represented by any one of Formulas 6 to 8 below.

[화학식 6][Formula 6]

[화학식 7][Formula 7]

[화학식 8][Formula 8]

상기 화학식 6 내지 상기 화학식 8에서,In Formula 6 to Formula 8,

a는 1 또는 2의 정수이고,a is an integer of 1 or 2;

m은 1 내지 100의 정수이며, n은 0 내지 100의 정수이다. m is an integer from 1 to 100, and n is an integer from 0 to 100.

상기 중합체의 중량평균분자량은 1,000 g/mol 내지 100,000 g/mol 일 수 있다.The polymer may have a weight average molecular weight of 1,000 g/mol to 100,000 g/mol.

상기 중합체는 상기 레지스트 하층막용 조성물 총 100 중량%에 대하여 0.1 중량% 내지 50 중량% 포함될 수 있다.The polymer may be included in an amount of 0.1% to 50% by weight based on 100% by weight of the composition for the resist underlayer film.

상기 조성물은 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 노볼락계 수지, 글리콜루릴계 수지, 및 멜라민계 수지로부터 선택되는 하나 이상의 중합체를 더 포함할 수 있다.The composition may further include one or more polymers selected from acrylic resins, epoxy resins, novolak-based resins, glycoluril-based resins, and melamine-based resins.

상기 조성물은 계면활성제, 열산 발생제, 가소제, 가교제, 또는 이들의 조합을 포함하는 첨가제를 더 포함할 수 있다.The composition may further include an additive including a surfactant, a thermal acid generator, a plasticizer, a crosslinking agent, or a combination thereof.

다른 일 구현예는,Another embodiment is

기판 위에 식각 대상 막을 형성하는 단계,Forming a film to be etched on a substrate;

상기 식각 대상 막 위에 일 구현예에 따른 레지스트 하층막용 조성물을 적용하여 레지스트 하층막을 형성하는 단계,Forming a resist underlayer film by applying a composition for a resist underlayer film according to an embodiment on the etch target film;

상기 레지스트 하층막 위에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계, 그리고forming a photoresist pattern on the resist underlayer film; and

상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 레지스트 하층막 및 상기 식각 대상막을 순차적으로 식각하는 단계sequentially etching the resist underlayer layer and the etch target layer using the photoresist pattern as an etching mask;

를 포함하는 패턴 형성 방법을 제공한다.It provides a pattern forming method comprising a.

상기 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계는Forming the photoresist pattern

상기 레지스트 하층막 위에 포토레지스트 막을 형성하는 단계,Forming a photoresist film on the resist underlayer film;

상기 포토레지스트 막을 노광하는 단계, 그리고Exposing the photoresist film to light; and

상기 포토레지스트 막을 현상하는 단계를 포함할 수 있다.A step of developing the photoresist layer may be included.

상기 레지스트 하층막을 형성하는 단계는 상기 레지스트 하층막용 조성물의 코팅 후 100 ℃ 내지 500 ℃의 온도로 열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.The forming of the resist underlayer film may further include heat treatment at a temperature of 100° C. to 500° C. after coating the composition for the resist underlayer film.

일 구현예에 따른 레지스트 하층막용 조성물은 EUV 등 소정 파장에 대해 초박막의 필름 형성이 가능한 동시에 우수한 코팅성, 평탄화 특성, 및 포토레지스트와의 접착성을 가지며, 리소그래피 공정 중에 사용되는 용액들에 대해 우수한 내화학성 및 빠른 식각 속도(etch rate)를 가지는 레지스트 하층막을 제공할 수 있다. 따라서, 일 구현예 따른 레지스트 하층막용 조성물 또는 그로부터 제조되는 레지스트 하층막은 EUV 등 고에너지 광원을 이용한 포토레지스트의 미세 패턴 형성에 유리하게 사용될 수 있다.The composition for a resist underlayer film according to an embodiment can form an ultra-thin film for a predetermined wavelength such as EUV, has excellent coating properties, planarization properties, and adhesion to a photoresist, and is excellent for solutions used during a lithography process. A resist underlayer film having chemical resistance and a fast etch rate can be provided. Therefore, the composition for a resist underlayer film according to one embodiment or a resist underlayer film prepared therefrom may be advantageously used for forming a fine pattern of a photoresist using a high-energy light source such as EUV.

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

이하, 본 발명의 구현예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments set forth herein.

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

본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, '치환된'이란, 화합물 중의 수소 원자가 할로겐 원자(F, Br, Cl, 또는 I), 히드록시기, 알콕시기, 니트로기, 시아노기, 아미노기, 아지도기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 카르보닐기, 카르바밀기, 티올기, 에스테르기, 카르복실기나 그의 염, 술폰산기나 그의 염, 인산이나 그의 염, 비닐기, C1 내지 C20 알킬기, C2 내지 C20 알케닐기, C2 내지 C20 알키닐기, C6 내지 C30 아릴기, C7 내지 C30 아릴알킬기, C6 내지 C30 알릴기, C1 내지 C30 알콕시기, C1 내지 C20 헤테로알킬기, C3 내지 C20 헤테로아릴알킬기, C3 내지 C30 사이클로알킬기, C3 내지 C15의 사이클로알케닐기, C6 내지 C15 사이클로알키닐기, C3 내지 C30 헤테로사이클로알킬기 및 이들의 조합에서 선택된 치환기로 치환된 것을 의미한다.Unless otherwise defined herein, 'substituted' means that a hydrogen atom in a 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 amino group A dino group, a hydrazino group, a hydrazono group, a carbonyl group, a carbamyl group, a thiol group, an ester group, a carboxyl group or a salt thereof, a sulfonic acid group or a salt thereof, a phosphoric acid group or a salt thereof, a vinyl group, a C1 to C20 alkyl group, a C2 to C20 alkene Nyl group, C2 to C20 alkynyl group, C6 to C30 aryl group, C7 to C30 arylalkyl group, C6 to C30 allyl group, C1 to C30 alkoxy group, C1 to C20 heteroalkyl group, C3 to C20 heteroarylalkyl group, C3 to C30 cycloalkyl group , C3 to C15 cycloalkenyl group, C6 to C15 cycloalkynyl group, C3 to C30 heterocycloalkyl group, and means substituted with a substituent selected from combinations thereof.

또한, 본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, '헤테로'란, N, O, S 및 P에서 선택된 헤테로 원자를 각각 독립적으로 1 내지 10개 함유한 것을 의미한다.In addition, unless otherwise defined herein, 'hetero' means containing 1 to 10 heteroatoms each independently selected from N, O, S and P.

본 명세서에서 특별히 언급하지 않는 한 중량평균분자량은 분체 시료를 테트라하이드로퓨란(THF)에 녹인 후, Agilent Technologies社의 1200 series 겔 투과 크로마토그래피(Gel Permeation Chromatography; GPC)를 이용하여 측정(컬럼은 Shodex社 LF-804, 표준시료는 Shodex社 폴리스티렌을 사용함)한 것이다.Unless otherwise specified in the present specification, the weight average molecular weight is measured by dissolving the powder sample in tetrahydrofuran (THF) and then using Agilent Technologies' 1200 series Gel Permeation Chromatography (GPC) (column is Shodex). company LF-804, standard sample used Shodex polystyrene).

또한, 본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, '*'는 화합물의 구조단위 또는 화합물 부분(moiety)의 연결 지점을 가리킨다.In addition, unless otherwise defined herein, '*' indicates a structural unit of a compound or a connecting point of a compound moiety.

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

본 발명은 ArF 엑시머 레이저(파장 193nm) 등의 단파장 광원, 또는 EUV(Extreme ultraviolet; 파장 13.5nm) 등 고에너지선을 이용한 포토리소그래피의 미세 패턴 형성 공정 중 레지스트 패턴의 붕괴를 방지하고, 초박막으로 도포되어 에칭 공정 시간을 감축시킬 수 있으며, 노광 광원에 대한 감도 및 흡광 효율의 향상으로 포토레지스트의 패터닝을 개선시킬 수 있는 레지스트 하층막용 조성물, 그리고 이러한 하층막을 이용한 포토레지스트 패턴 형성 방법에 관한 것이다.The present invention prevents the collapse of the resist pattern during the micro-pattern formation process of photolithography using a short-wavelength light source such as an ArF excimer laser (wavelength 193 nm) or a high-energy ray such as EUV (Extreme ultraviolet; wavelength 13.5 nm), and is coated with an ultra-thin film The present invention relates to a composition for a resist underlayer film capable of reducing an etching process time and improving patterning of a photoresist by improving sensitivity to an exposure light source and light absorption efficiency, and a method of forming a photoresist pattern using such an underlayer film.

구체적으로, 일 구현예에 따른 레지스트 하층막용 조성물은 하기 화학식 1로 표시되는 구조단위, 화학식 2로 표시되는 구조단위, 또는 이들의 조합을 포함하는 중합체; 및 용매를 포함한다.Specifically, a composition for a resist underlayer film according to an embodiment includes a polymer including a structural unit represented by Chemical Formula 1, a structural unit represented by Chemical Formula 2, or a combination thereof; and a solvent.

[화학식 1][Formula 1]

상기 화학식 1에서, In Formula 1,

A는 함질소 헤테로 고리기이고,A is a nitrogen-containing heterocyclic group,

R1 및 R2는, 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10 알케닐기, 비닐기, 알릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 헤테로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 헤테로알키닐기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로아릴기, 또는 하기 화학식 K로 표현되는 관능기이고, R 1 and R 2 are, each independently, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C10 alkenyl group, a vinyl group, an allyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C10 alkynyl group, or a substituted Or an unsubstituted C1 to C10 heteroalkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 heteroalkenyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 heteroalkynyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted A C2 to C20 heterocycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group, a substituted or unsubstituted C1 to C20 heteroaryl group, or a functional group represented by the following formula K,

*는 폴리머의 주쇄 또는 말단과 연결되는 지점이며,* is the point connected to the main chain or end of the polymer,

[화학식 K][Formula K]

상기 화학식 K에서,In the above formula K,

L1는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 헤테로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로아릴렌기, 또는 이들의 조합이고,L 1 is a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 heteroalkylene group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkylene group, or a substituted or unsubstituted C2 to C20 heterocycloalkylene group , A substituted or unsubstituted C6 to C20 arylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C20 heteroarylene group, or a combination thereof,

Rk는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로아릴기이고,R k is a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 heteroalkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 heterocycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 heterocycloalkyl group, A cyclic C6 to C20 aryl group, or a substituted or unsubstituted C1 to C20 heteroaryl group,

a는 0 내지 2의 정수 중 하나이며, a is an integer from 0 to 2;

*는 상기 화학식 1의 A에 연결되는 지점이다;* is a point connected to A in Formula 1;

[화학식 2][Formula 2]

상기 화학식 2에서,In Formula 2,

A는 함질소 헤테로 고리기이고,A is a nitrogen-containing heterocyclic group,

L1, L2 및 L3는, 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 헤테로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로아릴렌기, 또는 이들의 조합이고,L 1 , L 2 and L 3 are each independently a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 heteroalkylene group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkylene group, or a substituted Or an unsubstituted C2 to C20 heterocycloalkylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 arylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C20 heteroarylene group, or a combination thereof,

a는 0 내지 2의 정수 중 하나이고, a is an integer from 0 to 2;

Rk는 상기 화학식 K에서 정의한 바와 같고, R k is as defined in Formula K above,

*는 폴리머의 주쇄 또는 말단에 연결되는 지점이되,* is a point connected to the main chain or terminal of the polymer,

상기 중합체가 포함하는 상기 화학식 1로 표시되는 구조단위 중 하나 이상의 R1 및 R2 중 하나 이상은 상기 화학식 K로 표시되고, 이 때 상기 화학식 K의 a는 1 또는 2의 정수이거나, 또는At least one of R 1 and R 2 of the structural units represented by Formula 1 included in the polymer is represented by Formula K, wherein a in Formula K is an integer of 1 or 2, or

상기 중합체가 포함하는 상기 화학식 2로 표시되는 구조단위 중 하나 이상의 a는 1 또는 2의 정수이다.At least one of the structural units represented by Chemical Formula 2 included in the polymer is an integer of 1 or 2.

상기 A는 하기 화학식 A-1, 또는 화학식 A-2 중 적어도 하나로 표현될 수 있다.The A may be represented by at least one of Formula A-1 or Formula A-2.

[화학식 A-1][Formula A-1]

[화학식 A-2][Formula A-2]

상기 화학식 A-1 및 상기 화학식 A-2에서, In Formula A-1 and Formula A-2,

*는 각각 폴리머 주쇄, 또는 R1, R2, 및 Rk 중 어느 하나와 연결되는 지점을 나타낸다.* Represents a polymer backbone or a point connected to any one of R 1 , R 2 , and R k .

상기 일 구현예에 따른 조성물을 포토레지스트의 하부에 도포하여 막을 형성함으로써, 이 막과 포토레지스트 간 밀착성이 향상되어 미세 패터닝 공정 중에서도 레지스트 패턴의 붕괴를 방지할 수 있고, 노광 광원에 대한 감도가 향상됨에 따라 포토레지스트의 패터닝 성능 및 효율을 개선할 수 있다. 또한 상기 조성물을 이용하여 초박막으로 하층막을 형성할 수 있음으로써, 에칭 공정의 시간을 단축시킬 수 있는 장점도 있다.By applying the composition according to one embodiment to the lower part of the photoresist to form a film, the adhesion between the film and the photoresist is improved to prevent the collapse of the resist pattern during the fine patterning process, and sensitivity to an exposure light source is improved Accordingly, the patterning performance and efficiency of the photoresist can be improved. In addition, since the lower layer film can be formed as an ultra-thin film using the composition, there is an advantage in that the time of the etching process can be shortened.

상기 조성물에 포함된 중합체는 설폭사이드(sulfoxide) 또는 설폰(sulfone) 관능기가 연결된 함질소 헤테로 고리기를 포함한다. 구체적으로, 상기 중합체는 설폭사이드(sulfoxide) 또는 설폰(sulfone) 관능기를 포함함으로써, 황-산소 이중결합(S=O)에 의해 극성이 증가하여 중합체 분자간 상호 작용 및/또는 분자 간 수소결합(hydrogen bonding)이 용이하게 되고, 이에 따라 중합체 내의 서로 다른 구조단위간 및/또는 중합체 분자간 상호 작용(interaction)이 증가하여 박막의 밀도가 향상된 결과, 치밀한 구조의 막을 구현할 수 있으며, 상부의 포토레지스트와의 부착력이 개선되어 패턴의 붕괴를 방지할 수 있다. The polymer included in the composition includes a nitrogen-containing heterocyclic group to which a sulfoxide or sulfone functional group is connected. Specifically, the polymer contains a sulfoxide or sulfone functional group, so that the polarity is increased by a sulfur-oxygen double bond (S=O), thereby increasing the interaction between polymer molecules and / or hydrogen bonding between molecules (hydrogen bonding) becomes easy, and as a result, the density of the thin film is improved by increasing the interaction between different structural units in the polymer and / or between polymer molecules, and as a result, a film with a dense structure can be realized, and the upper photoresist Adhesion is improved to prevent pattern collapse.

또한 상기 레지스트 하층막 조성물을 이루는 중합체는 설폭사이드(sulfoxide) 또는 설폰(sulfone)기가 연결된 헤테로방향족 화합물(예컨대 이소시아누레이트계 화합물 또는 트리아진계 화합물)을 포함함으로써, 레지스트 하층막 조성물의 노광 시 흡광 효율을 향상시킬 수 있다.In addition, the polymer constituting the resist underlayer film composition includes a heteroaromatic compound (eg, isocyanurate-based compound or triazine-based compound) to which a sulfoxide or sulfone group is connected, thereby absorbing light during exposure of the resist underlayer film composition efficiency can be improved.

상기 중합체는 상대적으로 높은 분자량을 가진 상태로 중합하더라도 프로필렌 글리콜 메틸 에테르(PGME) 등과 같은 유기 용매에 대한 용해도가 우수한 편이다. 이에 따라, 레지스트 하층막 조성물은 상기 유기 용매와의 우수한 용해도에 기인한 우수한 코팅성을 나타낼 수 있다. The polymer has excellent solubility in organic solvents such as propylene glycol methyl ether (PGME) even when polymerized with a relatively high molecular weight. Accordingly, the resist underlayer film composition can exhibit excellent coating properties due to its excellent solubility with the organic solvent.

또한, 상기 중합체는 유기 용매 및 열에 대하여 안정적이므로, 상기 중합체를 포함하는 레지스트 하층막용 조성물을 이용하여 레지스트 하층막을 형성할 경우, 포토레지스트 패턴을 형성하기 위한 공정을 수행하는 동안 용매 또는 열에 의해 박리되거나 화학 물질 발생 등에 따른 부산물 발생을 최소화할 수 있고, 상부의 포토레지스트 용매에 의한 두께 손실 또한 최소화할 수 있다. In addition, since the polymer is stable against organic solvents and heat, when a resist underlayer film is formed using a composition for a resist underlayer film containing the polymer, during a process for forming a photoresist pattern, it is peeled off by solvent or heat, or It is possible to minimize the generation of by-products due to the generation of chemicals, and also minimize the loss of thickness due to the photoresist solvent on the upper side.

한편, 상기 중합체는 주쇄에 황(S)을 포함하고 있을 수 있다. 이 경우, 비교적 높은 굴절률을 구현할 수 있으며, 보다 빠른 식각 속도를 함께 나타낼 수 있다.Meanwhile, the polymer may include sulfur (S) in the main chain. In this case, a relatively high refractive index can be implemented, and a faster etching rate can be exhibited together.

따라서, 일 구현예에 따른 레지스트 하층막 조성물을 이용하면 부착력과 내화학성이 개선된 레지스트 하층막을 형성할 수 있고, 이를 통해 상부 포토레지스트 대비 빠른 식각 효과를 기대할 수 있으며, 노광 광원에 대한 흡광 효율이 향상되어 패터닝 성능을 개선할 수 있다.Therefore, when the resist underlayer film composition according to one embodiment is used, a resist underlayer film with improved adhesion and chemical resistance can be formed, and through this, a faster etching effect can be expected compared to the upper photoresist, and the light absorption efficiency for the exposure light source is improved. It can be improved to improve the patterning performance.

일 실시예에서, 화학식 1의 R1 및 R2는, 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10 알케닐기, 비닐기, 알릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 또는 상기 화학식 K로 표현되는 관능기이고, In one embodiment, R 1 and R 2 in Formula 1 are each independently a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C10 alkenyl group, a vinyl group, an allyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a C2 to C10 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group, or a functional group represented by Formula K,

상기 화학식 K의 L1는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 또는 이들의 조합이고,L 1 in Formula K is a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkylene group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 arylene group, or a combination thereof;

Rk는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기일 수 있다.R k may be a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkyl group, or a substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group.

일 실시예에서, 화학식 2의 L1, L2, 및 L3는, 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 또는 이들의 조합일 수 있다.In one embodiment, L 1 , L 2 , and L 3 in Formula 2 are each independently a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkylene group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkylene group, or a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkylene group. may be a C6 to C20 arylene group, or a combination thereof.

일 실시예에서, 화학식 1의 R1 및 R2는, 각각 독립적으로, 알릴기, 또는 상기 화학식 K로 표현되는 관능기이고, In one embodiment, R 1 and R 2 in Formula 1 are each independently an allyl group or a functional group represented by Formula K,

상기 화학식 K의 L1는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기이고,L 1 of Formula K is a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkylene group,

Rk는 하이드록시기 또는 싸이올기로 치환된 C1 내지 C10 알킬기일 수 있다. 예를 들어, 상기 화학식 1의 R1 또는 R2이 알릴기인 경우, 상기 화학식 1로 표시되는 또 다른 구조단위의 알릴기와 결합하여 분지형 중합체를 형성할 수 있으며, 이로 인해 보다 치밀한 구조의 레지스트 하층막을 형성할 수 있다.R k may be a C1 to C10 alkyl group substituted with a hydroxy group or a thiol group. For example, when R 1 or R 2 in Formula 1 is an allyl group, a branched polymer may be formed by combining with an allyl group of another structural unit represented by Formula 1, thereby forming a more dense lower layer of resist. can form a barrier.

일 실시예에서, 화학식 2의 L1, L2, 및 L3는, 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기일 수 있다.In one embodiment, L 1 , L 2 , and L 3 in Formula 2 may each independently be a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkylene group.

일 실시예에서, 상기 중합체는 하기 화학식 2 내지 화학식 5로 표현되는 구조단위 중 하나 이상을 포함할 수 있다.In one embodiment, the polymer may include one or more of the structural units represented by Chemical Formulas 2 to 5 below.

[화학식 3][Formula 3]

[화학식 4][Formula 4]

[화학식 5][Formula 5]

상기 화학식 3 내지 화학식 5에서, a는 1 또는 2의 정수이고,In Formulas 3 to 5, a is an integer of 1 or 2,

*는 폴리머의 주쇄 또는 말단에 연결되는 지점이다.* is the point connected to the main chain or terminal of the polymer.

구체적으로, 상기 중합체는 하기 화학식 6 내지 화학식 8 중 어느 하나로 표현될 수 있다.Specifically, the polymer may be represented by any one of Formulas 6 to 8 below.

[화학식 6][Formula 6]

[화학식 7][Formula 7]

[화학식 8][Formula 8]

상기 화학식 6 내지 상기 화학식 8에서,In Formula 6 to Formula 8,

a는 1 또는 2의 정수이고,a is an integer of 1 or 2;

m은 1 내지 100의 정수이며, n은 0 내지 100의 정수이다.m is an integer from 1 to 100, and n is an integer from 0 to 100.

한편, 상기 중합체는 1,000 g/mol 내지 100,000 g/mol의 중량평균분자량(Mw)을 가질 수 있다. 보다 구체적으로 상기 중합체는 1,000 g/mol 내지 50,000 g/mol, 또는 1,000 g/mol 내지 30,000 g/mol의 중량평균분자량을 가질 수 있다. 상기 범위의 중량평균분자량을 가짐으로써 상기 중합체를 포함하는 레지스트 하층막용 조성물의 탄소 함량 및 용매에 대한 용해도를 조절하여 최적화할 수 있다. Meanwhile, the polymer may have a weight average molecular weight (Mw) of 1,000 g/mol to 100,000 g/mol. More specifically, the polymer may have a weight average molecular weight of 1,000 g/mol to 50,000 g/mol, or 1,000 g/mol to 30,000 g/mol. By having a weight average molecular weight within the above range, the carbon content of the composition for a resist underlayer film including the polymer and the solubility in a solvent may be adjusted and optimized.

상기 용매는 상기 중합체에 대한 충분한 용해성 또는 분산성을 가지는 것이면 특별히 한정되지 않으나, 예컨대 프로필렌글리콜, 프로필렌글리콜 디아세테이트, 프로필렌글리콜 메틸 에테르 아세테이트, 메톡시 프로판디올, 디에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜 부틸에테르, 트리(에틸렌글리콜)모노메틸에테르, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트, 사이클로헥사논, 에틸 락테이트, 감마-부티로락톤, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, 메틸피롤리돈, 메틸피롤리디논, 메틸 2-하이드록시이소부티레이트, 아세틸아세톤, 에틸 3-에톡시프로피오네이트, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.The solvent is not particularly limited as long as it has sufficient solubility or dispersibility for the polymer, but examples include propylene glycol, propylene glycol diacetate, propylene glycol methyl ether acetate, 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-dimethylacetate amide, methylpyrrolidone, methylpyrrolidinone, methyl 2-hydroxyisobutyrate, acetylacetone, ethyl 3-ethoxypropionate, or combinations thereof.

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

또한, 상기 레지스트 하층막용 조성물은 전술한 중합체 외에도, 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 노볼락계 수지, 글리콜루릴계 수지, 및 멜라민계 수지 중 하나 이상의 다른 중합체를 더 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, the composition for a resist underlayer film may further include one or more other polymers selected from acrylic resins, epoxy resins, novolac resins, glycoluril resins, and melamine resins, in addition to the above-mentioned polymers, but is not limited thereto no.

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

상기 계면활성제는 레지스트 하층막 형성 시, 고형분 함량의 증가에 따라 발생하는 코팅 불량을 개선하기 위해 사용할 수 있으며, 예컨대 알킬벤젠설폰산 염, 알킬피리디늄 염, 폴리에틸렌글리콜, 제4 암모늄 염 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The surfactant may be used to improve coating defects caused by an increase in solid content when forming a resist underlayer film, and for example, alkylbenzenesulfonic acid salts, alkylpyridinium salts, polyethylene glycol, quaternary ammonium salts, and the like may be used. It may, but is not limited thereto.

또한, 상기 레지스트 하층막용 조성물은 추가적으로 가교제를 더 포함할 수 있다. 상기 가교제는 가교반응을 유도하여 하층막을 더욱 경화시키기 위해 사용할 수 있으며, 예컨대 멜라민계, 치환요소계, 또는 이들 폴리머계 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 적어도 2개의 가교 형성 치환기를 갖는 가교제로, 예를 들면, 메톡시메틸화 글리코루릴, 부톡시메틸화 글리코루릴, 메톡시메틸화 멜라민, 부톡시메틸화 멜라민, 메톡시메틸화 벤조구아나민, 부톡시메틸화 벤조구아나민, 메톡시메틸화요소, 부톡시메틸화요소, 메톡시메틸화 티오요소, 또는 부톡시메틸화 티오요소 등의 화합물을 사용할 수 있으나. 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 가교제로는 내열성이 높은 가교제를 사용할 수 있으며, 예를 들어 분자 내에 방향족 고리(예를 들면 벤젠 고리, 나프탈렌 고리)을 가지는 가교 형성 치환기를 함유하는 화합물을 사용할 수 있다. 상기 가교제는 예컨대 2개 이상의 가교 사이트(site)를 가질 수 있다. In addition, the composition for a resist underlayer film may further include a crosslinking agent. The crosslinking agent may be used to further harden the lower layer film by inducing a crosslinking reaction, and examples thereof include melamine-based, substituted urea-based, and polymer-based materials thereof. Preferably, a crosslinking agent having at least two cross-linking substituents, for example methoxymethylated glycoluril, butoxymethylated glycoluril, methoxymethylated melamine, butoxymethylated melamine, methoxymethylated benzoguanamine, butoxy Compounds such as methylated benzoguanamine, methoxymethylated urea, butoxymethylated urea, methoxymethylated thiourea, or butoxymethylated thiourea may be used. It is not limited to this. As the crosslinking agent, a crosslinking agent having high heat resistance may be used, and for example, a compound containing a crosslinking substituent having an aromatic ring (eg, a benzene ring or a naphthalene ring) in a molecule may be used. The crosslinking agent may have, for example, two or more crosslinking sites.

상기 열산발생제는 예컨대 p-톨루엔술폰산, 트리플루오로메탄술폰산, 피리디늄 p-톨루엔술포네이트, 살리실산, 술포살리실산, 구연산, 안식향산, 하이드록시안식향산, 나프탈렌카르본산 등의 산성 화합물 또는/및 벤조인토실레이트, 2-니트로벤질토실레이트, 그 밖에 유기 술폰산 알킬 에스테르 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The thermal acid generator is, for example, acidic compounds such as p-toluenesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, pyridinium p-toluenesulfonate, salicylic acid, sulfosalicylic acid, citric acid, benzoic acid, hydroxybenzoic acid, naphthalenecarboxylic acid, or/and benzoin Tosylate, 2-nitrobenzyl tosylate, and other organic sulfonic acid alkyl esters may be used, but are not limited thereto.

상기 가소제는 특별히 한정되지는 않으며, 공지된 다양한 계통의 가소제를 이용할 수 있다. 가소제의 예시로는 프탈산에스테르류, 아디프산에스테르류, 인산에스테르류, 트리멜리트산에스테르류, 시트르산에스테르류 등의 저분자 화합물, 폴리에테르계, 폴리에스테르계, 폴리아세탈계 등의 화합물 등을 들 수 있다.The plasticizer is not particularly limited, and various known plasticizers may be used. Examples of the plasticizer include low molecular weight compounds such as phthalic acid esters, adipic acid esters, phosphoric acid esters, trimellitic acid esters, and citric acid esters, and compounds such as polyethers, polyesters, and polyacetals. can

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

또 다른 구현예에 따르면, 상술한 레지스트 하층막용 조성물을 사용하여 제조된 레지스트 하층막을 제공한다. 상기 레지스트 하층막은 상술한 레지스트 하층막용 조성물을 예컨대 기판 위에 코팅한 후 열처리 과정을 통해 경화된 형태일 수 있다.According to another embodiment, a resist underlayer film prepared using the above-described composition for a resist underlayer film is provided. The resist underlayer film may be cured through a heat treatment process after coating the above-described composition for a resist underlayer film on, for example, a substrate.

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

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

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

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

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

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

상기 포토레지스트의 예로서는 나프토퀴논디아지드 화합물과 노볼락 수지를 함유하는 양화형 포토레지스트, 노광에 의해 산을 해리 가능한 산 발생제, 산의 존재 하에 분해하여 알칼리수용액에 대한 용해성이 증대하여 화합물 및 알칼리가용성수지를 함유하는 화학 증폭형의 양화형 포토레지스트, 산 발생제 및 산의 존재 하에 분해하여 알칼리 수용액에 대한 용해성이 증대하는 수지를 부여 가능한 기를 지닌 알칼리 가용성 수지를 함유하는 화학 증폭형의 양화형 포토레지스트 등을 들 수 있다. Examples of the photoresist include a positive type photoresist containing a naphthoquinonediazide compound and a novolac resin, an acid generator capable of dissociating an acid by exposure, a compound and Chemically amplified positive-type photoresist containing an alkali-soluble resin, chemically-amplified positive-type photoresist containing an alkali-soluble resin having a group capable of imparting a resin having increased solubility in an aqueous alkali solution by decomposition in the presence of an acid generator and an acid A type photoresist etc. are mentioned.

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

도 3을 참조하면, 상기 포토레지스트 막을(106)을 선택적으로 노광한다. Referring to FIG. 3 , the photoresist film 106 is selectively exposed.

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

일 예로, 상기 노광 공정에서 사용할 수 있는 광의 예로는, 365nm의 파장을 가지는 활성화 조사선도 i-line, 248nm의 파장을 가지는 KrF 엑시머 레이저, 193nm의 파장을 가지는 ArF 엑시머 레이저과 같은 단파장 광이 있으며, 이 외에도 극자외광에 해당하는 13.5nm의 파장을 가지는 EUV(Extreme ultraviolet) 등을 들 수 있다. For example, examples of light usable in the exposure process include short-wavelength light such as i-line activating radiation having a wavelength of 365 nm, KrF excimer laser having a wavelength of 248 nm, and ArF excimer laser having a wavelength of 193 nm. In addition, EUV (Extreme ultraviolet) having a wavelength of 13.5 nm corresponding to extreme ultraviolet light may be mentioned.

상기 노광된 부위의 포토레지스트 막(106a)은 상기 비노광 부위의 포토레지스트 막(106b)에 비해 상대적으로 친수성을 갖게 된다. 따라서, 상기 노광된 부위(106a) 및 비노광 부위(106b)의 포토레지스트 막은 서로 다른 용해도를 갖게 되는 것이다. The photoresist layer 106a of the exposed portion has relatively hydrophilicity compared to the photoresist layer 106b of the unexposed portion. Accordingly, the photoresist films of the exposed portion 106a and the unexposed portion 106b have different solubilities.

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

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

이어서, 상기 포토레지스트 패턴(108)을 식각 마스크로 하여 상기 레지스트 하층막을 식각한다. 상기와 같은 식각 공정으로 유기막 패턴(112)이 형성된다. 상기 식각은 예컨대 식각 가스를 사용한 건식 식각으로 수행할 수 있으며, 식각 가스는 예컨대 CHF3, CF4, Cl2, O2 및 이들의 혼합 가스를 사용할 수 있다. 앞서 설명한 것과 같이, 일 구현예에 따른 레지스트 하층막 조성물에 의해 형성된 레지스트 하층막은 빠른 식각 속도를 가지기 때문에, 단시간 내에 원활한 식각 공정을 수행할 수 있다. Then, the resist underlayer is etched using the photoresist pattern 108 as an etching mask. The organic layer pattern 112 is formed through the above etching process. The etching may be performed by, for example, dry etching using an etching gas, and the etching gas may be, for example, CHF 3 , CF 4 , Cl 2 , O 2 or a mixed gas thereof. As described above, since the resist underlayer film formed by the resist underlayer film composition according to an embodiment has a fast etching rate, a smooth etching process can be performed within a short time.

도 5를 참조하면, 상기 포토레지스트 패턴(108)을 식각 마스크로 적용하여 노출된 박막(102)을 식각한다. 그 결과 상기 박막은 박막 패턴(114)으로 형성된다. 앞서 수행된 노광 공정에서, 활성화 조사선도 i-line(파장 365nm), KrF 엑시머 레이저(파장 248nm), ArF 엑시머 레이저(파장 193nm) 등의 단파장 광원을 사용하여 수행된 노광 공정에 의해 형성된 박막 패턴(114)은 수십nm 내지 수백 nm의 폭을 가질 수 있으며, EUV 광원을 사용하여 수행된 노광 공정에 의해 형성된 박막 패턴(114)은 20nm 이하의 폭을 가질 수 있다. Referring to FIG. 5 , the exposed thin film 102 is etched by applying the photoresist pattern 108 as an etching mask. As a result, the thin film is formed as a thin film pattern 114 . In the previously performed exposure process, the thin film pattern ( 114) may have a width of several tens of nm to several hundred nm, and the thin film pattern 114 formed by an exposure process performed using an EUV light source may have a width of 20 nm or less.

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

합성예synthesis example

합성예 1Synthesis Example 1

(1) 500mL의 4구 플라스크에 1,3,5-트리알릴-1,3,5-트리아지난-2,4,6-트리온 (1,3,5-triallyl-1,3,5-triazinane-2,4,6-trione) 24.9g과 4-머캅토-1-프로판올 (4-mercapto-1-propanol) 6.4g, AIBN(azobisisobutyronitrile) 2.3g, 및 N,N-디메틸포름아미드(N,N-dimethylformamide) 15.9g 을 투입하여 반응 용액을 준비하고, 콘덴서를 연결한다. 상기 반응 용액을 80℃에서 10시간 동안 가열하여 반응을 진행시킨 뒤, 반응 용액을 상온으로 냉각시킨다. 이후, 반응 용액을 증류수 800g이 담긴 1L 광구병에 교반하며 적하하여 검(gum)을 생성시킨 후, 테트라하이드로퓨란(THF) 80g에 용해시킨다. 용해된 레진 용액은 톨루엔으로 침전물을 형성시키며 단분자 및 저분자를 제거하여, 최종적으로 하기 화학식 6-1로 표현되는 구조단위를 포함하는 중합체(m:n=8:2(몰수비), Mw= 20,000g/mol)를 얻었다.(1) 1,3,5-triallyl-1,3,5-triazinane-2,4,6-trione (1,3,5-triallyl-1,3,5- triazinane-2,4,6-trione) 24.9g and 4-mercapto-1-propanol (4-mercapto-1-propanol) 6.4g, AIBN (azobisisobutyronitrile) 2.3g, and N,N-dimethylformamide (N ,N-dimethylformamide) 15.9g is added to prepare a reaction solution, and a condenser is connected. After heating the reaction solution at 80° C. for 10 hours to proceed with the reaction, the reaction solution is cooled to room temperature. Thereafter, the reaction solution was stirred and dropped into a 1L wide mouth bottle containing 800 g of distilled water to form gum, and then dissolved in 80 g of tetrahydrofuran (THF). The dissolved resin solution forms a precipitate with toluene and removes single molecules and low molecules, finally obtaining a polymer (m:n = 8:2 (molar ratio), Mw = 20,000 g/mol) was obtained.

[화학식 6-1][Formula 6-1]

(2) 이후, 상기 화학식 6-1의 구조단위를 갖는 중합체 15g을 테트라하이드로퓨란(THF) 200g에 용해시킨다. 여기에 술팜산(sulfamic acid) 0.3g, 70% 과산화수소수 150g을 투입한 후, 상온에서 24시간 동안 교반하여 혼합물을 제조하였다. 상기 혼합물을 증류수 500g에 투입하고 고분자를 침전시켜 부산물을 녹여내고, 상기 침전물을 증류수 층으로부터 분리하여 하기 화학식 6-2로 표현되는 중합체(m:n=8:2(몰수비), Mw= 21,000g/mol)를 제조하였다. 하기 화학식 6-2로 표현되는 중합체 내 a의 비율을 아래와 같다. (2) Then, 15 g of the polymer having the structural unit of Chemical Formula 6-1 is dissolved in 200 g of tetrahydrofuran (THF). After adding 0.3 g of sulfamic acid and 150 g of 70% hydrogen peroxide solution, the mixture was stirred at room temperature for 24 hours to prepare a mixture. The mixture was added to 500 g of distilled water, the polymer was precipitated to dissolve the by-product, and the precipitate was separated from the distilled water layer to obtain a polymer represented by the following formula 6-2 (m:n = 8:2 (molar ratio), Mw = 21,000 g/mol) was prepared. The ratio of a in the polymer represented by Chemical Formula 6-2 is as follows.

[화학식 6-2][Formula 6-2]

합성예 2Synthesis Example 2

(1) 1,3,5-트리알릴-1,3,5-트리아지난-2,4,6-트리온 (1,3,5-triallyl-1,3,5-triazinane-2,4,6-trione) 대신 1,3-디알릴-5-(2-히드록시에틸)-1,3,5-트리아지난-2,4,6-트리온 (1,3-diallyl-5-methyl-1,3,5-triazinane-2,4,6-trione) 32g을 사용하고, 4-머캅토-1-프로판올 (4-mercapto-1-propanol) 대신 1,5-펜탄디티올 (1,5-pentanedithiol) 8.6g을 사용한 것을 제외하고는 전술한 합성예 1의 (1)과 동일한 과정을 거쳐, 하기 화학식 7-1로 표현되는 중합체(Mw= 6,000 g/mol)를 얻었다.(1) 1,3,5-triallyl-1,3,5-triazinane-2,4,6-trione (1,3,5-triallyl-1,3,5-triazinane-2,4, 6-trione) instead of 1,3-diallyl-5-(2-hydroxyethyl)-1,3,5-triazinane-2,4,6-trione (1,3-diallyl-5-methyl- 1,3,5-triazinane-2,4,6-trione) 32 g was used, and 1,5-pentane dithiol (1,5 -pentanedithiol) A polymer (Mw = 6,000 g/mol) represented by Formula 7-1 was obtained through the same process as in (1) of Synthesis Example 1 described above except for using 8.6 g.

[화학식 7-1][Formula 7-1]

(2) 이후, 상기 화학식 7-1의 구조단위를 갖는 중합체 20g을 테트라하이드로퓨란(THF) 250g에 용해시킨다. 여기에 술팜산(sulfamic acid) 0.4g, 70% 과산화수소수 150g을 투입한 후, 상온에서 24시간 동안 교반하여 혼합물을 제조하였다. 상기 혼합물을 증류수 500g에 투입하고 고분자를 침전시켜 부산물을 녹여내고, 상기 침전물을 증류수 층으로부터 분리하여 하기 화학식 7-2로 표현되는 중합체(Mw=6,500 g/mol)를 제조하였다. 하기 화학식 7-2로 표현되는 중합체 내 a의 비율을 아래와 같다.(2) Then, 20 g of the polymer having the structural unit of Chemical Formula 7-1 is dissolved in 250 g of tetrahydrofuran (THF). After adding 0.4 g of sulfamic acid and 150 g of 70% hydrogen peroxide solution, the mixture was stirred at room temperature for 24 hours to prepare a mixture. The mixture was added to 500 g of distilled water, the polymer was precipitated to dissolve by-products, and the precipitate was separated from the distilled water layer to prepare a polymer (Mw = 6,500 g/mol) represented by Formula 7-2 below. The ratio of a in the polymer represented by Chemical Formula 7-2 is as follows.

[화학식 7-2] [Formula 7-2]

합성예 3Synthesis Example 3

(1) 1,3,5-트리알릴-1,3,5-트리아지난-2,4,6-트리온 (1,3,5-triallyl-1,3,5-triazinane-2,4,6-trione) 대신 2,4,6-트리스(알릴옥시)-1,3,5-트리아진 (2,4,6-tris(allyloxy)-1,3,5-triazine) 25.0g을 사용한 것을 제외하고는 전술한 합성예 1의 (1)과 동일한 과정을 거쳐, 하기 화학식 8-1로 표현되는 구조단위를 포함하는 중합체(m:n=8:2(몰수비), Mw=18,000g/mol)을 얻었다.(1) 1,3,5-triallyl-1,3,5-triazinane-2,4,6-trione (1,3,5-triallyl-1,3,5-triazinane-2,4, 6-trione) instead of 2,4,6-tris (allyloxy) -1,3,5-triazine (2,4,6-tris (allyloxy) -1,3,5-triazine) 25.0 g A polymer containing a structural unit represented by Chemical Formula 8-1 (m:n = 8:2 (molar ratio), Mw = 18,000 g / mol) was obtained.

[화학식 8-1][Formula 8-1]

(2) 이후, 상기 화학식 8-1의 구조단위를 갖는 중합체 18g을 테트라하이드로퓨란(THF) 250g에 용해시킨다. 여기에 술팜산(sulfamic acid) 0.4g, 70% 과산화수소수 200g을 투입한 후, 상온에서 24시간 동안 교반하여 혼합물을 제조하였다. 상기 혼합물을 증류수 500g에 투입하고 고분자를 침전시켜 부산물을 녹여내고, 상기 침전물을 증류수 층으로부터 분리하여 하기 화학식 8-2로 표현되는 중합체(m:n=8:2(몰수비), Mw= 20,000 g/mol)를 제조하였다. 하기 화학식 8-2로 표현되는 중합체 내 a의 비율을 아래와 같다.(2) After that, 18 g of the polymer having the structural unit of Chemical Formula 8-1 is dissolved in 250 g of tetrahydrofuran (THF). After adding 0.4 g of sulfamic acid and 200 g of 70% hydrogen peroxide solution, the mixture was stirred at room temperature for 24 hours to prepare a mixture. The mixture was added to 500 g of distilled water, the polymer was precipitated to dissolve the by-product, and the precipitate was separated from the distilled water layer to obtain a polymer represented by the following formula 8-2 (m:n = 8:2 (molar ratio), Mw = 20,000 g/mol) was prepared. The ratio of a in the polymer represented by Chemical Formula 8-2 is as follows.

[화학식 8-2][Formula 8-2]

레지스트 하층막용 조성물의 제조Preparation of composition for resist underlayer film

실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3

합성예 1 내지 3에서 제조된 화학식 6-1 내지 화학식 8-2로 표현되는 중합체 각각에 대하여, 상기 중합체 0.2g을, PD1174(TCI社; 가교제) 0.05g, 및 피리디늄 p-톨루엔술포네이트 (pyridinium p-toluenesulfonate, PPTS) 0.005g과 함께 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 (propylene glycol methyl ether, PGME) 및 에틸 락테이트 (ethyl lactate, EL)의 혼합 용매 (혼합 부피비=7:3) 100g에 완전히 용해시키는 방법을 통해, 하기 표 1과 같이 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3의 레지스트 하층막용 조성물을 각각 제조하였다. For each of the polymers represented by Chemical Formulas 6-1 to 8-2 prepared in Synthesis Examples 1 to 3, 0.2 g of the polymer, 0.05 g of PD1174 (TCI; crosslinking agent), and pyridinium p-toluenesulfonate ( Method of completely dissolving 0.005 g of pyridinium p-toluenesulfonate (PTS) in 100 g of a mixed solvent of propylene glycol methyl ether (PGME) and ethyl lactate (EL) (mixing volume ratio = 7:3) Through, as shown in Table 1 below, the compositions for resist underlayer films of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 were prepared, respectively.

중합체polymer 가교제cross-linking agent 열산발생제thermal acid generator 용매menstruum 실시예 1Example 1 화학식 6-2Formula 6-2 PD1174PD1174 PPTSPPTS PGME/ELPGME/EL 실시예 2Example 2 화학식 7-2Formula 7-2 실시예 3Example 3 화학식 8-2Formula 8-2 비교예 1Comparative Example 1 화학식 6-1Formula 6-1 비교예 2Comparative Example 2 화학식 7-1Formula 7-1 비교예 3Comparative Example 3 화학식 8-1Formula 8-1

막 밀도 평가Membrane density evaluation

실리콘 기판 위에 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3에 따른 레지스트 하층막용 조성물을 각각 스핀-온 코팅 방법으로 도포한 후, 핫플레이트 위에서 205℃, 1 분 동안 열처리하여 약 100nm 두께의 레지스트 하층막을 형성하였다.After applying the composition for a resist underlayer film according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 on a silicon substrate by a spin-on coating method, heat treatment was performed on a hot plate at 205° C. for 1 minute to form a resist underlayer film with a thickness of about 100 nm. formed.

이어서 상기 레지스트 하층막의 밀도를 측정하고, 그 결과를 표 2에 나타내었다. 상기 레지스트 하층막 의 밀도는 X-Ray Diffractometer (Model: X'Pert PRO MPD, Panalytical사 (Netherlands) 제조)를 사용하여 측정하였다.Subsequently, the density of the resist underlayer film was measured, and the results are shown in Table 2. The density of the resist underlayer film was measured using an X-Ray Diffractometer (Model: X'Pert PRO MPD, manufactured by Panalytical Co. (Netherlands)).

막 밀도 (g/cm3)Membrane Density (g/cm 3 ) 실시예 1Example 1 1.551.55 실시예 2Example 2 1.581.58 실시예 3Example 3 1.511.51 비교예 1Comparative Example 1 1.391.39 비교예 2Comparative Example 2 1.481.48 비교예 3Comparative Example 3 1.221.22

표 2를 참고하면, 실시예 1 내지 3에 따른 레지스트 하층막용 조성물을 사용하여 형성된 막이 비교예 1 내지 3에 따른 레지스트 하층막용 조성물을 사용하여 형성된 막보다 밀도가 높음을 알 수 있다. 이는 실시예 1 내지 3에 따른 레지스트 하층막용 조성물에 포함된 중합체가 설폭사이드기 및/또는 설폰기를 포함함으로써, 높은 수소결합력 및 분자의 극성에 의해 막 밀도가 향상되었기 때문인 것으로 추정된다.  Referring to Table 2, it can be seen that the films formed using the composition for a resist underlayer film according to Examples 1 to 3 have a higher density than the films formed using the composition for a resist underlayer film according to Comparative Examples 1 to 3. This is presumed to be because the polymers included in the compositions for resist underlayer films according to Examples 1 to 3 contain sulfoxide groups and/or sulfone groups, so that the film density is improved by high hydrogen bonding strength and molecular polarity.

표 2의 결과로부터, 실시예 1 내지 3에 따른 레지스트 하층막용 조성물을 사용한 경우, 비교예 1 내지 3 대비 더욱 치밀한 구조의 막을 형성할 수 있음을 알 수 있다.From the results of Table 2, it can be seen that when the compositions for resist underlayer films according to Examples 1 to 3 were used, films having a more dense structure than Comparative Examples 1 to 3 could be formed.

식각 속도 평가Etch rate evaluation

실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3 에 따른 레지스트 하층막용 조성물을 2㎖씩 취하여 12인치 웨이퍼 위에 각각 도포한 후 SVS-MX3000 오토트랙을 이용하여 1,500rpm으로 20초 동안 스핀코팅을 진행하였다. 이 후 205℃에서 60초 동안 경화하여 레지스트 하층막을 형성하였다. 형성된 레지스트 하층막 각각에 대하여 CHF3, CF4, Cl2, O2 가스 하에서 20초 동안 식각을 진행하고 식각된 두께를 측정하여 식각 속도(etch rate)를 확인하였으며, 그 결과를 하기 표 3에 기입하였다.2 ml each of the compositions for a resist underlayer film according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 were applied on a 12-inch wafer, and then spin coating was performed at 1,500 rpm for 20 seconds using an SVS-MX3000 auto track. Thereafter, it was cured at 205° C. for 60 seconds to form a resist underlayer film. For each of the formed resist underlayer films, etching was performed for 20 seconds under CHF 3 , CF 4 , Cl 2 , and O 2 gas, and the etched thickness was measured to confirm the etch rate. The results are shown in Table 3 below. entered.

표 3에서 식각 속도의 결과값은 실시예 1의 값을 기준(1.0)으로 설정하고, 상기 실시예 1 대비 나머지 실시예 2 내지 3 및 비교예 1 내지 3의 식각속도를 상대적인 비율로 표기하였다.In Table 3, the resultant value of the etching rate was set to the value of Example 1 as the standard (1.0), and the etching rate of the remaining Examples 2 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 compared to Example 1 was expressed as a relative ratio.

식각 속도 상대비 (실시예 1 기준)Relative ratio of etching rate (based on Example 1) 실시예 1Example 1 1.01.0 실시예 2Example 2 1.11.1 실시예 3Example 3 1.31.3 비교예 1Comparative Example 1 0.80.8 비교예 2Comparative Example 2 0.80.8 비교예 3Comparative Example 3 0.90.9

상기 표 3에 기재된 것과 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 비교예와 비교하여 식각 속도가 현저히 향상된 것을 확인할 수 있다. 따라서 표 3의 결과로부터, 실시예 1 내지 3에 따른 레지스트 하층막용 조성물을 사용할 경우, 비교예 대비 더욱 우수한 감도를 갖는 포토레지스트 패턴을 형성할 수 있음을 알 수 있다. As described in Table 3, according to the embodiments of the present invention, it can be seen that the etching rate is significantly improved compared to the comparative example. Therefore, from the results of Table 3, it can be seen that when the compositions for resist underlayer films according to Examples 1 to 3 are used, photoresist patterns having better sensitivity than those of Comparative Examples can be formed.

노광 특성 평가Exposure characteristics evaluation

실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 3으로부터 각각 제조된 레지스트 하층막용 조성물을 스핀-온 코팅 방법으로 도포한 후, 핫플레이트 위에서 205℃, 1분 동안 열처리하여 약 10nm 두께의 레지스트 하층막을 형성하였다. The compositions for resist underlayer films prepared in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 3 were applied by a spin-on coating method, and then heat treated on a hot plate at 205° C. for 1 minute to form a resist underlayer film having a thickness of about 10 nm. .

이후, 상기 포토레지스트 하층막 위에 포토레지스트 용액을 스핀-온 코팅 방법으로 도포한 후, 핫플레이트 위에서 110℃에서 1분간 열처리하여 약 60nm 두께의 포토레지스트 층을 형성하였다.  상기 포토레지스트 층을 e-beam 노광기(Elionix사 제조)를 사용하여 가속전압 100keV으로 노광한 후, 110℃에서 60초 동안 열처리하였다. 이어서 상기 포토레지스트 층을 23℃에서 테트라메틸암모늄 하이드록사이드(tetramethylammonium hydroxide, TMAH) 2.38질량% 수용액으로 60초 간 현상한 후 순수한 물에 15초 동안 린스하여 라인 앤드 스페이스 (line and space, L/S)의 포토레지스트 패턴을 형성하였다. Thereafter, a photoresist solution was applied on the photoresist underlayer film by a spin-on coating method, and heat treatment was performed on a hot plate at 110° C. for 1 minute to form a photoresist layer having a thickness of about 60 nm. The photoresist layer was exposed to light with an accelerating voltage of 100 keV using an e-beam exposure machine (manufactured by Elionix), and then heat-treated at 110° C. for 60 seconds. Subsequently, the photoresist layer was developed with a 2.38% by mass aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) at 23° C. for 60 seconds and then rinsed in pure water for 15 seconds to form a line and space (L/ A photoresist pattern of S) was formed.

상기 포토레지스트 패턴의 붕괴(collapse) 발생 여부를 확인하였다. 포토레지스트 패턴의 붕괴 여부는 전자 주사 현미경(SEM)으로 관찰하여, 양호한 경우 ×, 불량(패턴 붕괴 관찰)인 경우 ○로 표시하였으며, 그 결과는 하기 표 4와 같다.It was confirmed whether or not the photoresist pattern collapsed. Whether or not the photoresist pattern collapsed was observed with a scanning electron microscope (SEM), and good cases were marked as ×, and poor cases (pattern collapse observation) were marked as ○, and the results are shown in Table 4 below.

패턴 붕괴 여부whether the pattern collapses 실시예 1Example 1 ×× 실시예 2Example 2 ×× 실시예 3Example 3 ×× 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 비교예 3Comparative Example 3

표 4를 참고하면, 실시예 1 내지 3에 따른 레지스트 하층막용 조성물을 사용하여 형성된 포토레지스트 패턴은 비교예에 따른 레지스트 하층막용 조성물을 사용하여 형성된 패턴과 비교하여 양호한 패턴으로 형성되는 것을 확인할 수 있다.Referring to Table 4, it can be seen that the photoresist patterns formed using the compositions for resist underlayer films according to Examples 1 to 3 are formed in good patterns compared to the patterns formed using the compositions for resist underlayer films according to Comparative Examples. .

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

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

Claims (15)

하기 화학식 1로 표시되는 구조단위, 화학식 2로 표시되는 구조단위, 또는 이들의 조합을 포함하는 중합체; 및 용매를 포함하는 레지스트 하층막용 조성물:
[화학식 1]

상기 화학식 1에서,
A는 함질소 헤테로 고리기이고,
R1 및 R2는, 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10 알케닐기, 비닐기, 알릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 헤테로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 헤테로알키닐기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로아릴기, 또는 하기 화학식 K로 표현되는 관능기이고,
*는 폴리머의 주쇄 또는 말단과 연결되는 지점이며,
[화학식 K]

상기 화학식 K에서,
L1는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 헤테로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로아릴렌기, 또는 이들의 조합이고,
Rk는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로아릴기이고,
a는 0 내지 2의 정수 중 하나이며,
*는 상기 화학식 1의 A에 연결되는 지점이다;
[화학식 2]

상기 화학식 2에서,
A는 함질소 헤테로 고리기이고,
L1, L2 및 L3는, 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 헤테로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로아릴렌기, 또는 이들의 조합이고,
a는 0 내지 2의 정수 중 하나이고,
Rk는 상기 화학식 K에서 정의한 바와 같고,
*는 폴리머의 주쇄 또는 말단에 연결되는 지점이되,
상기 중합체가 포함하는 상기 화학식 1로 표시되는 구조단위 중 하나 이상의 R1 및 R2 중 하나 이상은 상기 화학식 K로 표시되고, 이 때 상기 화학식 K의 a는 1 또는 2의 정수이거나, 또는
상기 중합체가 포함하는 상기 화학식 2로 표시되는 구조단위 중 하나 이상의 a는 1 또는 2의 정수이다.
A polymer comprising a structural unit represented by Formula 1, a structural unit represented by Formula 2, or a combination thereof; And a composition for a resist underlayer film comprising a solvent:
[Formula 1]

In Formula 1,
A is a nitrogen-containing heterocyclic group,
R 1 and R 2 are, each independently, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C10 alkenyl group, a vinyl group, an allyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C10 alkynyl group, or a substituted Or an unsubstituted C1 to C10 heteroalkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 heteroalkenyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 heteroalkynyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted A C2 to C20 heterocycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group, a substituted or unsubstituted C1 to C20 heteroaryl group, or a functional group represented by the following formula K,
* is the point connected to the main chain or end of the polymer,
[Formula K]

In the above formula K,
L 1 is a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 heteroalkylene group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkylene group, or a substituted or unsubstituted C2 to C20 heterocycloalkylene group , A substituted or unsubstituted C6 to C20 arylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C20 heteroarylene group, or a combination thereof,
R k is a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 heteroalkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 heterocycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 heterocycloalkyl group, A cyclic C6 to C20 aryl group, or a substituted or unsubstituted C1 to C20 heteroaryl group,
a is an integer from 0 to 2;
* is a point connected to A in Formula 1;
[Formula 2]

In Formula 2,
A is a nitrogen-containing heterocyclic group,
L 1 , L 2 and L 3 are each independently a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 heteroalkylene group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkylene group, or a substituted Or an unsubstituted C2 to C20 heterocycloalkylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 arylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C20 heteroarylene group, or a combination thereof,
a is an integer from 0 to 2;
R k is as defined in Formula K above,
* is a point connected to the main chain or terminal of the polymer,
At least one of R 1 and R 2 of the structural units represented by Formula 1 included in the polymer is represented by Formula K, wherein a in Formula K is an integer of 1 or 2, or
At least one of the structural units represented by Chemical Formula 2 included in the polymer is an integer of 1 or 2.
제1항에서,
상기 A는 하기 화학식 A-1, 또는 화학식 A-2 중 적어도 하나로 표현되는 레지스트 하층막용 조성물:
[화학식 A-1]

[화학식 A-2]

상기 화학식 A-1 및 상기 화학식 A-2에서,
*는 각각 폴리머 주쇄, 또는 R1, R2, 및 Rk 중 어느 하나와 연결되는 지점을 나타낸다.
In paragraph 1,
A composition for a resist underlayer film wherein A is represented by at least one of the following formula A-1 or formula A-2:
[Formula A-1]

[Formula A-2]

In Formula A-1 and Formula A-2,
* Represents a polymer backbone or a point connected to any one of R 1 , R 2 , and R k .
제1항에서,
상기 화학식 1의 R1 및 R2는, 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10 알케닐기, 비닐기, 알릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 또는 상기 화학식 K로 표현되는 관능기이고,
상기 화학식 K의 L1는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 또는 이들의 조합이고,
Rk는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기인 레지스트 하층막용 조성물.
In paragraph 1,
R 1 and R 2 in Formula 1 are each independently a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C10 alkenyl group, a vinyl group, an allyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C10 an alkynyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group, or a functional group represented by Formula K above;
L 1 in Formula K is a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkylene group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 arylene group, or a combination thereof;
R k is a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkyl group, or a substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group.
제1항에서,
상기 화학식 2의 L1, L2, 및 L3는, 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 또는 이들의 조합인 레지스트 하층막용 조성물.
In paragraph 1,
L 1 , L 2 , and L 3 in Formula 2 are each independently a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkylene group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkylene group, or a substituted or unsubstituted C6 to C20 A composition for a resist underlayer film comprising an arylene group or a combination thereof.
제1항에서,
상기 화학식 1의 R1 및 R2는, 각각 독립적으로, 알릴기, 또는 상기 화학식 K로 표현되는 관능기이고,
상기 화학식 K의 L1는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기이고,
Rk는 하이드록시기 또는 싸이올기로 치환된 C1 내지 C10 알킬기인 레지스트 하층막용 조성물.
In paragraph 1,
R 1 and R 2 in Formula 1 are each independently an allyl group or a functional group represented by Formula K,
L 1 of Formula K is a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkylene group,
A composition for a resist underlayer film wherein R k is a C1 to C10 alkyl group substituted with a hydroxy group or a thiol group.
제1항에서,
상기 화학식 2의 L1, L2, 및 L3는, 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기인 레지스트 하층막용 조성물.
In paragraph 1,
L 1 , L 2 , and L 3 in Formula 2 are each independently a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkylene group.
제1항에서,
상기 중합체는 하기 화학식 3 내지 화학식 5로 표현되는 구조단위 중 하나 이상을 포함하는 레지스트 하층막용 조성물:
[화학식 3]

[화학식 4]

[화학식 5]

상기 화학식 3 내지 화학식 5에서, a는 1 또는 2의 정수이고,
*는 폴리머의 주쇄 또는 말단에 연결되는 지점이다.
In paragraph 1,
The polymer is a composition for a resist underlayer film comprising at least one of the structural units represented by the following Chemical Formulas 3 to 5:
[Formula 3]

[Formula 4]

[Formula 5]

In Formulas 3 to 5, a is an integer of 1 or 2,
* is the point connected to the main chain or terminal of the polymer.
제1항에서,
상기 중합체는 하기 화학식 6 내지 화학식 8 중 어느 하나로 표현되는 레지스트 하층막용 조성물:
[화학식 6]

[화학식 7]

[화학식 8]

상기 화학식 6 내지 상기 화학식 8에서,
a는 1 또는 2의 정수이고,
m은 1 내지 100의 정수이며, n은 0 내지 100의 정수이다.
In paragraph 1,
The polymer is a composition for a resist underlayer film represented by any one of the following formulas 6 to 8:
[Formula 6]

[Formula 7]

[Formula 8]

In Formula 6 to Formula 8,
a is an integer of 1 or 2;
m is an integer from 1 to 100, and n is an integer from 0 to 100.
제1항에서,
상기 중합체의 중량평균분자량은 1,000 g/mol 내지 100,000 g/mol 인 레지스트 하층막용 조성물.
In paragraph 1,
The weight average molecular weight of the polymer is 1,000 g / mol to 100,000 g / mol composition for a resist underlayer film.
제1항에서,
상기 중합체는 상기 레지스트 하층막용 조성물 총 100 중량%에 대하여 0.1 중량% 내지 50 중량% 포함되는 상기 레지스트 하층막용 조성물.
In paragraph 1,
The composition for a resist underlayer film, wherein the polymer is included in an amount of 0.1% to 50% by weight based on 100% by weight of the composition for a resist underlayer film.
제1항에서,
아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 노볼락계 수지, 글리콜루릴계 수지, 및 멜라민계 수지로부터 선택되는 하나 이상의 중합체를 더 포함하는 레지스트 하층막용 조성물.
In paragraph 1,
A composition for a resist underlayer film, further comprising at least one polymer selected from acrylic resins, epoxy resins, novolac resins, glycoluril resins, and melamine resins.
제1항에서,
계면활성제, 열산 발생제, 가소제, 가교제, 또는 이들의 조합을 포함하는 첨가제를 더 포함하는 레지스트 하층막용 조성물.
In paragraph 1,
A composition for a resist underlayer film, further comprising an additive including a surfactant, a thermal acid generator, a plasticizer, a crosslinking agent, or a combination thereof.
기판 위에 식각 대상 막을 형성하는 단계,
상기 식각 대상 막 위에 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 레지스트 하층막용 조성물을 적용하여 레지스트 하층막을 형성하는 단계,
상기 레지스트 하층막 위에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계, 그리고
상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 레지스트 하층막 및 상기 식각 대상막을 순차적으로 식각하는 단계
를 포함하는 패턴 형성 방법.
Forming a film to be etched on a substrate;
Forming a resist underlayer film by applying the composition for a resist underlayer film according to any one of claims 1 to 12 on the etch target film;
forming a photoresist pattern on the resist underlayer film; and
sequentially etching the resist underlayer layer and the etch target layer using the photoresist pattern as an etching mask;
Pattern forming method comprising a.
제13항에서,
상기 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계는
상기 레지스트 하층막 위에 포토레지스트 막을 형성하는 단계,
상기 포토레지스트 막을 노광하는 단계, 그리고
상기 포토레지스트 막을 현상하는 단계를 포함하는 패턴 형성 방법.
In paragraph 13,
Forming the photoresist pattern
Forming a photoresist film on the resist underlayer film;
Exposing the photoresist film to light; and
A pattern forming method comprising the step of developing the photoresist film.
제13항에서,
상기 레지스트 하층막을 형성하는 단계는 상기 레지스트 하층막용 조성물의 코팅 후 100 ℃ 내지 500 ℃ 의 온도로 열처리하는 단계를 더 포함하는 패턴 형성 방법.
In paragraph 13,
The forming of the resist underlayer film further comprises a step of heat-treating at a temperature of 100° C. to 500° C. after coating the composition for the resist underlayer film.
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