KR20140083844A - Monomer for hardmask composition and hardmask composition including the monomer and method of forming patterns using the hardmask composition - Google Patents

Monomer for hardmask composition and hardmask composition including the monomer and method of forming patterns using the hardmask composition Download PDF

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KR20140083844A
KR20140083844A KR1020130017054A KR20130017054A KR20140083844A KR 20140083844 A KR20140083844 A KR 20140083844A KR 1020130017054 A KR1020130017054 A KR 1020130017054A KR 20130017054 A KR20130017054 A KR 20130017054A KR 20140083844 A KR20140083844 A KR 20140083844A
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Abstract

The present invention relates to a monomer for a hard mask composition represented by formula 1, a hard mask composition including the monomer, and a method for forming a pattern using the hard mask composition. In formula 1, A, A′, A″, L, L′, X^1 to X^3, and n are the same as defined in the specification.

Description

하드마스크 조성물용 모노머, 상기 모노머를 포함하는 하드마스크 조성물 및 상기 하드마스크 조성물을 사용하는 패턴형성방법{MONOMER FOR HARDMASK COMPOSITION AND HARDMASK COMPOSITION INCLUDING THE MONOMER AND METHOD OF FORMING PATTERNS USING THE HARDMASK COMPOSITION}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hard mask composition comprising a monomer for a hard mask composition, a hard mask composition comprising the monomer, and a pattern forming method using the hard mask composition. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001]

하드마스크 조성물용 모노머, 상기 모노머를 포함하는 하드마스크 조성물 및 상기 하드마스크 조성물을 사용하는 패턴형성방법에 관한 것이다.A hard mask composition comprising the monomer, and a pattern forming method using the hard mask composition.

최근 반도체 산업은 수백 나노미터 크기의 패턴에서 수 내지 수십 나노미터 크기의 패턴을 가지는 초미세 기술로 발전하고 있다. 이러한 초미세 기술을 실현하기 위해서는 효과적인 리쏘그래픽 기법이 필수적이다. BACKGROUND ART [0002] In recent years, the semiconductor industry has developed into an ultrafine technology having a pattern of a few to a few nanometers in a pattern of a size of several hundred nanometers. Effective lithographic techniques are essential to realize this ultrafine technology.

전형적인 리쏘그래픽 기법은 반도체 기판 위에 재료층을 형성하고 그 위에 포토레지스트 층을 코팅하고 노광 및 현상을 하여 포토레지스트 패턴을 형성한 후, 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 재료층을 식각하는 과정을 포함한다.A typical lithographic technique involves forming a material layer on a semiconductor substrate, coating a photoresist layer thereon, exposing and developing the photoresist layer to form a photoresist pattern, and etching the material layer using the photoresist pattern as a mask do.

근래, 형성하고자 하는 패턴의 크기가 감소함에 따라 상술한 전형적인 리쏘그래픽 기법만으로는 양호한 프로파일을 가진 미세 패턴을 형성하기 어렵다. 이에 따라 식각하고자 하는 재료층과 포토레지스트 층 사이에 일명 하드마스크 층(hardmask layer)이라고 불리는 층을 형성하여 미세 패턴을 형성할 수 있다.In recent years, as the size of a pattern to be formed decreases, it is difficult to form a fine pattern having a good profile only by the typical lithographic technique described above. Accordingly, a layer called a hardmask layer may be formed between the material layer to be etched and the photoresist layer to form a fine pattern.

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 내화학성, 내열성 및 식각 저항성 등의 특성이 요구된다. 하드마스크 층의 적용 범위가 넓어짐에 따라 소정의 패턴 위에 하드마스크 층을 형성할 수 있는데, 이 경우 패턴들 사이의 갭(gap)을 채울 수 있는 갭-필(gap-fill) 특성 및 평탄화 특성 또한 필요하다.The hard mask layer acts as an interlayer to transfer the fine pattern of the photoresist to the material layer through the selective etching process. Therefore, the hard mask layer is required to have properties such as chemical resistance, heat resistance and etching resistance so as to withstand the multiple etching process. As the coverage of the hard mask layer becomes wider, it is possible to form a hard mask layer on a predetermined pattern. In this case, a gap-fill characteristic and a planarization characteristic capable of filling a gap between the patterns need.

한편, 근래 하드마스크 층은 화학기상증착 방법 대신 스핀 온 코팅(spin-on coating) 방법으로 형성하는 것이 제안되었다. 스핀-온 코팅 방법은 용매에 대한 용해성을 가지는 하드마스크 조성물을 사용할 수 있다.Meanwhile, it has recently been proposed that the hard mask layer is formed by a spin-on coating method instead of the chemical vapor deposition method. The spin-on coating method can use a hard mask composition having solubility in solvents.

그러나 하드마스크 층에 요구되는 상술한 특성과 용해성은 서로 상충 관계에 있어서 이들을 모두 만족할 수 있는 하드마스크 조성물이 필요하다.However, there is a need for a hard mask composition capable of satisfying both of the above-mentioned properties and solubility required for a hard mask layer in a trade-off relationship with each other.

일 구현예는 용매에 대한 용해성을 확보하면서 갭-필 특성과 평탄화 특성, 내화학성, 내열성 및 식각 저항성을 만족할 수 있는 하드마스크 조성물용 모노머를 제공한다.One embodiment provides a monomer for a hard mask composition capable of satisfying gap-fill characteristics, planarization characteristics, chemical resistance, heat resistance and etching resistance while securing solubility in a solvent.

다른 구현예는 상기 모노머를 포함하는 하드마스크 조성물을 제공한다.Another embodiment provides a hardmask composition comprising the monomer.

또 다른 구현예는 상기 하드마스크 조성물을 사용한 패턴 형성 방법을 제공한다.Another embodiment provides a method of pattern formation using the hardmask composition.

일 구현예에 따르면, 하기 화학식 1로 표현되는 하드마스크 조성물용 모노머를 제공한다.According to one embodiment, there is provided a monomer for a hard mask composition represented by Formula 1 below.

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 화학식 1에서,In Formula 1,

A, A′ 및 A″는 각각 독립적으로 지방족 고리기 또는 방향족 고리기이고,A, A 'and A " are each independently an aliphatic cyclic group or an aromatic cyclic group,

X1 내지 X3는 각각 독립적으로 수소, 히드록시기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이고,X 1 to X 3 each independently represent hydrogen, a hydroxy group, a substituted or unsubstituted amino group, a halogen atom, a halogen-containing group or a combination thereof,

L 및 L′는 각각 독립적으로 단일 결합 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬렌기이고,L and L 'are each independently a single bond or a substituted or unsubstituted C1 to C6 alkylene group,

n은 1 내지 5의 정수이다.n is an integer of 1 to 5;

상기 화학식 1에서 상기 A, A′ 및 A″는 각각 독립적으로 하기 그룹 1에서 선택된 치환 또는 비치환된 고리기일 수 있다.In formula (1), A, A 'and A "each independently represent a substituted or unsubstituted cyclic group selected from the following group 1.

[그룹 1][Group 1]

Figure pat00002
Figure pat00002

상기 그룹 1에서,In the group 1,

Z1 및 Z2는 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐렌기, C=O, NRa, 산소(O), 황(S) 또는 이들의 조합이고, 여기서 Ra는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자 또는 이들의 조합이고,Z 1 and Z 2 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylene group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 arylene group, Substituted or unsubstituted C2 to C20 alkenylene groups, substituted or unsubstituted C2 to C20 alkynylene groups, C═O, NR a , oxygen (O), sulfur (S), or a substituted or unsubstituted C2 to C20 heteroarylene group, , Wherein R a is hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a halogen atom or a combination thereof,

Z3 내지 Z17은 각각 독립적으로 C=O, NRa, 산소(O), 황(S), CRbRc 또는 이들의 조합이고, 여기서 Ra 내지 Rc는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이다. Z 3 to Z 17 each independently represent C = O, NR a , oxygen (O), sulfur (S), CR b R c Or a combination thereof, 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.

상기 A, A′ 및 A″ 중 적어도 하나는 다환 방향족 기일 수 있다.At least one of A, A 'and A " may be a polycyclic aromatic group.

상기 A는 벤젠 기, 나프탈렌 기 또는 바이페닐기일 수 있고, 상기 A′은 피렌기, 퍼릴렌기, 벤조퍼릴렌기 또는 코로넨기일 수 있고, 상기 A″는 치환 또는 비치환된 방향족 고리기 일 수 있다.The A may be a benzene group, a naphthalene group or a biphenyl group, the A 'may be a pyrene group, a perylene group, a benzopyrylene group or a coronene group, and the A "may be a substituted or unsubstituted aromatic ring group .

상기 화학식 1에서, 상기 모노머는 하기 화학식 1-1, 1-2, 1-3 또는 1-4로 표현될 수 있다.In Formula 1, the monomer may be represented by the following Formulas 1-1, 1-2, 1-3, or 1-4.

[화학식 1-1][Formula 1-1]

Figure pat00003
Figure pat00003

[화학식 1-2][Formula 1-2]

Figure pat00004
Figure pat00004

[화학식 1-3][Formula 1-3]

Figure pat00005
Figure pat00005

[화학식 1-4][Formula 1-4]

Figure pat00006
Figure pat00006

상기 화학식 1-1, 1-2, 1-3 및 1-4에서,In Formulas 1-1, 1-2, 1-3, and 1-4,

La, Lb, Lc, Ld, Le, Lf, Lg, Lh, L′a, L′b, L′c, L′d, L′e, L′f, L′g 및 L′h 는 각각 독립적으로 단일 결합 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬렌기이고, La, Lb, Lc, Ld, Le, Lf, Lg, Lh, L'a, L'b, L'c, L'd, Or a substituted or unsubstituted C1 to C6 alkylene group,

xa, xb, yc, yd, ze 및 zf는 각각 독립적으로 0 내지 5인 정수이고, xa, xb, yc, yd, ze and zf are each independently an integer of 0 to 5,

Tg 및 Th는 각각 독립적으로 0 내지 9인 정수이다.Tg and Th are each independently an integer of 0 to 9;

상기 하드마스크 조성물용 모노머는 하기 화학식 1-1a, 1-1b, 1-2a, 1-3a 또는 1-4a로 표현될 수 있다.The monomer for the hard mask composition may be represented by the following formula (1-1a), (1-1b), (1-2a), (1-3a) or (1-4a).

[화학식 1-1a] [Formula 1-1a]

Figure pat00007
Figure pat00007

[화학식 1-1b][Formula 1-1b]

Figure pat00008
Figure pat00008

[화학식 1-2a][Formula 1-2a]

Figure pat00009
Figure pat00009

[화학식 1-3a][Formula 1-3a]

Figure pat00010
Figure pat00010

[화학식 1-4a][Chemical Formula 1-4a]

Figure pat00011
Figure pat00011

상기 하드마스크 조성물용 모노머는 500 내지 3,000의 분자량을 가질 수 있다.The monomer for the hard mask composition may have a molecular weight of 500 to 3,000.

다른 구현예에 따르면, 상술한 모노머, 그리고 용매를 포함하는 하드마스크 조성물을 제공한다. According to another embodiment, there is provided a hard mask composition comprising a monomer as described above and a solvent.

상기 모노머는 상기 하드마스크 조성물 총함량에 대하여 0.1 중량% 내지 50 중량%로 포함될 수 있다.The monomer may be included in an amount of 0.1% to 50% by weight based on the total content of the hard mask composition.

또 다른 구현예에 따르면, 기판 위에 재료 층을 제공하는 단계, 상기 재료 층 위에 상술한 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 단계를 포함하는 패턴 형성 방법을 제공한다. According to another embodiment, there is provided a method of manufacturing a hard mask, comprising the steps of providing a layer of material on a substrate, applying the hardmask composition described above on the layer of material, heat treating the hardmask composition to form a hardmask layer, Containing thin film layer, a step of forming a photoresist layer on the silicon-containing thin film layer, a step of exposing and developing the photoresist layer to form a photoresist pattern, a step of forming the silicon- Selectively removing the hard mask layer and exposing a portion of the material layer, and etching the exposed portion of the material layer.

상기 하드마스크 조성물을 적용하는 단계는 스핀-온 코팅 방법으로 수행할 수 있다.The step of applying the hard mask composition may be performed by a spin-on coating method.

상기 하드마스크 층을 형성하는 단계는 약 100℃ 내지 500℃에서 열처리하는 과정을 포함할 수 있다. The step of forming the hard mask layer may include a heat treatment at about 100 ° C to 500 ° C.

갭-필 및 평탄화 특성을 만족하면서도 우수한 내열성 및 식각 저항성 또한 확보할 수 있다. Excellent heat resistance and etching resistance can be secured while satisfying gap-fill and planarization characteristics.

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, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth 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 C20의 알케닐기, C2 내지 C20 알키닐기, C6 내지 C30 아릴기, C7 내지 C30의 아릴알킬기, C1 내지 C4의 알콕시기, C1 내지 C20의 헤테로알킬기, C3 내지 C20의 헤테로아릴알킬기, C3 내지 C30 사이클로알킬기, C3 내지 C15의 사이클로알케닐기, C6 내지 C15의 사이클로알키닐기, C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기 및 이들의 조합에서 선택된 치환기로 치환된 것을 의미한다.Unless otherwise defined herein, "substituted" means that the hydrogen atom in the compound is a halogen atom (F, Br, Cl, or I), a hydroxy group, an alkoxy group, a nitro group, a cyano group, A thio group, an ester group, a carboxyl group or a salt thereof, a sulfonic acid group or a salt thereof, a phosphoric acid or a salt thereof, a C1 to C20 alkyl group, a C2 to C20 alkenyl group, a cyano group, A C3 to C30 cycloalkyl group, a C3 to C30 cycloalkyl group, a C2 to C20 alkynyl group, a C6 to C30 aryl group, a C7 to C30 arylalkyl group, a C1 to C4 alkoxy group, a C1 to C20 heteroalkyl group, a C3 to C20 heteroarylalkyl group, Substituted with a substituent selected from the group consisting of a 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 하드마스크 조성물용 모노머를 설명한다.The monomers for the hard mask composition according to one embodiment will be described below.

일 구현예에 따른 하드마스크 조성물은 하기 화학식 1로 표현될 수 있다.The hard mask composition according to one embodiment may be represented by the following formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure pat00012
Figure pat00012

상기 화학식 1에서,In Formula 1,

A, A′ 및 A″는 각각 독립적으로 지방족 고리기 또는 방향족 고리기이고,A, A 'and A " are each independently an aliphatic cyclic group or an aromatic cyclic group,

X1 내지 X3는 각각 독립적으로 수소, 히드록시기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이고,X 1 to X 3 each independently represent hydrogen, a hydroxy group, a substituted or unsubstituted amino group, a halogen atom, a halogen-containing group or a combination thereof,

L 및 L′는 각각 독립적으로 단일 결합 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬렌기이고,L and L 'are each independently a single bond or a substituted or unsubstituted C1 to C6 alkylene group,

n은 1 내지 5의 정수이다.n is an integer of 1 to 5;

상기 A, A′ 및 A″ 중 적어도 하나는 다환 방향족 기일 수 있다.At least one of A, A 'and A " may be a polycyclic aromatic group.

가령, 상기 A는 벤젠 기, 나프탈렌 기 또는 바이페닐기일 수 있고, 상기 A′은 피렌기, 퍼릴렌기, 벤조퍼릴렌기 또는 코로넨기일 수 있고, 상기 A″는 치환 또는 비치환된 방향족 고리기 일 수 있다.For example, A may be a benzene group, a naphthalene group, or a biphenyl group, and A 'may be a pyrene group, a perylene group, a benzopyrylene group or a coronene group, and the A "may be a substituted or unsubstituted aromatic ring group .

상기 모노머는 다환 방향족 기를 가짐으로써 단단한(rigid) 특성을 가질 수 있다. The monomers may have rigid properties by having polycyclic aromatic groups.

또한, 상기 모노머는 알킬렌 기를 가진 구조이며, 이 알킬렌 기가 X1 및 X2로 표시되는 적절한 작용기로 치환되어 있는 경우 X3와의 축합 반응을 바탕으로 증폭 가교가 가능하다.Further, the monomer is a structure having an alkylene group, and the alkylene group is represented by X 1 and X 2 When substituted with an appropriate functional group, amplification crosslinking is possible based on the condensation reaction with X 3 .

따라서 상기 모노머는 열처리 시 고분자 형태로 가교됨으로써 우수한 기계적 특성, 내열 특성, 내화학성 및 식각 저항성과 같은 하드마스크 층에서 요구되는 특성을 나타낼 수 있다.Therefore, the above-mentioned monomers can exhibit properties required in a hard mask layer such as excellent mechanical properties, heat resistance characteristics, chemical resistance, and etching resistance by crosslinking in the form of a polymer upon heat treatment.

상기 모노머는 유연한(flexible) 알킬렌 기와 복수의 작용기를 포함함으로써 용매에 대한 용해성 또한 높아서 용액 형태로 제조되어 스핀-온 코팅 방법으로 형성할 수 있다. The monomer includes a flexible alkylene group and a plurality of functional groups, so that the solubility in a solvent is also high and can be prepared in a solution form and formed by a spin-on coating method.

또한 상기 모노머는 소정의 패턴을 가지는 하부막 위에 스핀-온 코팅 방법으로 형성될 때 패턴들 사이의 갭을 채울 수 있는 갭-필 특성 및 평탄화 특성 또한 우수하다.In addition, the monomer has excellent gap-fill characteristics and planarization characteristics that can fill gaps between patterns when formed on a lower film having a predetermined pattern by a spin-on coating method.

상기 화학식 1에서 상기 A, A′ 및 A″는 각각 독립적으로 하기 그룹 1에서 선택된 치환 또는 비치환된 고리기일 수 있다.In formula (1), A, A 'and A "each independently represent a substituted or unsubstituted cyclic group selected from the following group 1.

[그룹 1][Group 1]

Figure pat00013
Figure pat00013

상기 그룹 1에서,In the group 1,

Z1 및 Z2는 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐렌기, C=O, NRa, 산소(O), 황(S) 또는 이들의 조합이고, 여기서 Ra는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자 또는 이들의 조합이고,Z 1 and Z 2 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylene group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 arylene group, Substituted or unsubstituted C2 to C20 alkenylene groups, substituted or unsubstituted C2 to C20 alkynylene groups, C═O, NR a , oxygen (O), sulfur (S), or a substituted or unsubstituted C2 to C20 heteroarylene group, , Wherein R a is hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a halogen atom or a combination thereof,

Z3 내지 Z17은 각각 독립적으로 C=O, NRa, 산소(O), 황(S), CRbRc 또는 이들의 조합이고, 여기서 Ra 내지 Rc는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이다. Z 3 to Z 17 each independently represent C = O, NR a , oxygen (O), sulfur (S), CR b R c Or a combination thereof, 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.

상기 모노머는 예컨대 하기 화학식 1-1, 1-2, 1-3 또는 1-4로 표현될 수 있다.The monomer may be represented by, for example, the following formulas 1-1, 1-2, 1-3, or 1-4.

[화학식 1-1][Formula 1-1]

Figure pat00014
Figure pat00014

[화학식 1-2][Formula 1-2]

Figure pat00015
Figure pat00015

[화학식 1-3][Formula 1-3]

Figure pat00016
Figure pat00016

[화학식 1-4][Formula 1-4]

Figure pat00017
Figure pat00017

상기 화학식 1-1, 1-2, 1-3 및 1-4에서,In Formulas 1-1, 1-2, 1-3, and 1-4,

La, Lb, Lc, Ld, Le, Lf, Lg, Lh, L′a, L′b, L′c, L′d, L′e, L′f, L′g 및 L′h 는 각각 독립적으로 단일 결합 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬렌기이고, La, Lb, Lc, Ld, Le, Lf, Lg, Lh, L'a, L'b, L'c, L'd, Or a substituted or unsubstituted C1 to C6 alkylene group,

xa, xb, yc, yd, ze 및 zf는 각각 독립적으로 0 내지 5인 정수이고, xa, xb, yc, yd, ze and zf are each independently an integer of 0 to 5,

Tg 및 Th는 각각 독립적으로 0 내지 9인 정수이다.Tg and Th are each independently an integer of 0 to 9;

상기 모노머는 예컨대 하기 화학식 1-1a, 1-1b, 1-2a, 1-3a 또는 1-4a로 표현될 수 있다.The monomer may be represented, for example, by the following general formulas 1-1a, 1-1b, 1-2a, 1-3a or 1-4a.

[화학식 1-1a] [Formula 1-1a]

Figure pat00018
Figure pat00018

[화학식 1-1b][Formula 1-1b]

Figure pat00019
Figure pat00019

[화학식 1-2a][Formula 1-2a]

Figure pat00020
Figure pat00020

[화학식 1-3a][Formula 1-3a]

Figure pat00021
Figure pat00021

[화학식 1-4a][Chemical Formula 1-4a]

Figure pat00022
Figure pat00022

상기 모노머는 약 500 내지 3,000 의 분자량을 가질 수 있다. 상기 범위의 분자량을 가짐으로써 고탄소 함량의 상기 모노머가 용매에 대한 우수한 용해도를 가지게 되며 스핀-온 코팅에 의한 양호한 박막을 얻을 수 있다.The monomer may have a molecular weight of about 500 to 3,000. By having a molecular weight in the above range, the monomer having a high carbon content has a good solubility in a solvent, and a good thin film by spin-on coating can be obtained.

이하 일 구현예에 따른 하드마스크 조성물에 대하여 설명한다.The hard mask composition according to one embodiment will be described below.

일 구현예에 따른 하드마스크 조성물은 상술한 모노머 및 용매를 포함한다.The hard mask composition according to one embodiment comprises the above-mentioned monomers and a solvent.

상기 모노머는 전술한 바와 같으며, 1종의 모노머가 단독으로 포함될 수도 있고 2종 이상의 모노머가 혼합되어 포함될 수도 있다. The above-mentioned monomers are as described above, and one kind of monomers may be contained singly or two or more kinds of monomers may be mixed and contained.

상기 용매는 상기 모노머에 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, 메틸피롤리돈, 아세틸아세톤 및 에틸 3-에톡시프로피오네이트에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.The solvent is not particularly limited as long as it has sufficient solubility or dispersibility to the monomer. Examples of the solvent include propylene glycol, propylene glycol diacetate, methoxypropanediol, diethylene glycol, diethylene glycol butyl ether, tri (ethylene glycol) At least one selected from methyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, cyclohexanone, ethyl lactate, gamma-butyrolactone, methylpyrrolidone, acetylacetone and ethyl 3-ethoxypropionate One can be included.

상기 모노머는 상기 하드마스크 조성물 총 함량에 대하여 약 0.1 중량% 내지 50 중량%로 포함될 수 있다. 상기 모노머가 상기 범위로 포함됨으로써 목적하고자 하는 두께의 박막으로 코팅 할 수 있다.The monomer may be included in an amount of about 0.1% to 50% by weight based on the total amount of the hard mask composition. By incorporating the monomer in the above range, it can be coated with a thin film having a desired thickness.

상기 하드마스크 조성물은 추가적으로 계면 활성제를 더 포함할 수 있다.The hard mask composition may further comprise a surfactant.

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

상기 계면 활성제는 상기 하드마스크 조성물 100 중량부에 대하여 약 0.001중량부 내지 3 중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함함으로써 하드마스크 조성물의 광학적 특성을 변경시키지 않으면서 용해도를 확보할 수 있다. The surfactant may be included in an amount of about 0.001 part by weight to about 3 parts by weight based on 100 parts by weight of the hard mask composition. By including it in the above range, the solubility can be secured without changing the optical properties of the hard mask composition.

이하 상술한 하드마스크 조성물을 사용하여 패턴을 형성하는 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a method of forming a pattern using the hard mask composition described above will be described.

일 구현예에 따른 패턴 형성 방법은 기판 위에 재료 층을 제공하는 단계, 상기 재료 층 위에 상술한 모노머 및 용매를 포함하는 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 단계를 포함한다.A patterning method according to one embodiment includes the steps of providing a layer of material on a substrate, applying a hard mask composition comprising the above-mentioned monomers and a solvent on the material layer, heat treating the hard mask composition to form a hard mask layer 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 hard mask layer using a mask to expose a portion of the material layer, and etching the exposed portion of the material layer.

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 a metal layer such as aluminum, copper, or the like, a semiconductor layer such as silicon, or an insulating layer such as silicon oxide, silicon nitride, or the like. The material layer may be formed by, for example, a chemical vapor deposition method.

상기 하드마스크 조성물은 용액 형태로 제조되어 스핀-온 코팅(spin-on coating) 방법으로 도포될 수 있다. 이 때 상기 하드마스크 조성물의 도포 두께는 특별히 한정되지 않으나, 예컨대 약 50Å 내지 50,000Å 두께로 도포될 수 있다.The hard mask composition may be prepared in the form of a solution and applied by a spin-on coating method. In this case, the coating thickness of the hard mask composition is not particularly limited, but may be, for example, about 50 Å to 50,000 Å thick.

상기 하드마스크 조성물을 열처리하는 단계는 예컨대 약 100℃ 내지 500℃에서 약 10초 내지 10분 동안 수행할 수 있다. 상기 열처리 단계에서, 상기 모노머는 자기 가교 및/또는 상호 가교 반응을 일으킬 수 있다. The heat treatment of the hard mask composition may be performed at a temperature of, for example, about 100 캜 to 500 캜 for about 10 seconds to about 10 minutes. In the heat treatment step, the monomer may cause self-crosslinking and / or cross-linking reaction.

상기 실리콘 함유 박막층은 예컨대 질화규소 또는 산화규소로 만들어질 수 있다.The silicon-containing thin film layer may be made of, for example, silicon nitride or silicon oxide.

또한 상기 실리콘 함유 박막층 상부에 바닥 반사방지 층(bottom anti-reflective coating, BARC)을 더 형성할 수도 있다.Further, 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 step of exposing the photoresist layer may be performed using, for example, ArF, KrF or EUV. Further, a heat treatment process may be performed at about 100 ° C to 500 ° C after exposure.

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

상기 식각된 재료 층은 복수의 패턴으로 형성될 수 있으며, 상기 복수의 패턴은 금속 패턴, 반도체 패턴, 절연 패턴 등 다양할 수 있으며, 예컨대 반도체 집적 회로 디바이스 내의 다양한 패턴으로 적용될 수 있다.
The etched material layer may be formed in a plurality of patterns, and the plurality of patterns may be a metal pattern, a semiconductor pattern, an insulation pattern, or the like, and may be applied to various patterns in a semiconductor integrated circuit device, for example.

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

모노머의Monomeric 합성 synthesis

합성예Synthetic example 1 One

제1 단계: Step 1: 말단기Horse short 도입 반응 Introduction reaction

플라스크에 코로넨 40.4 g(0.1345 mol), 4-메톡시벤조일 클로라이드 22.94 g(0.1345 mol) 및 1,2-다이클로로에탄 731 g을 첨가하여 용액을 준비하였다. 이어서 상기 용액에 알루미늄 클로라이드 17.9 g(0.1345 mol)를 천천히 첨가한 후 상온에서 12시간동안 교반하였다. 반응이 완결되면 메탄올을 첨가한 후 형성된 침전을 여과하여 건조하였다. A solution was prepared by adding 40.4 g (0.1345 mol) of coronene, 22.94 g (0.1345 mol) of 4-methoxybenzoyl chloride and 731 g of 1,2-dichloroethane to the flask. 17.9 g (0.1345 mol) of aluminum chloride was slowly added to the solution, followed by stirring at room temperature for 12 hours. When the reaction was completed, methanol was added and the precipitate formed was filtered and dried.

제2 단계: 짝지음 반응Step 2: Pairing reaction

플라스크에 상기 제1 단계에서 얻은 화합물 10.0 g(0.02302 mol), 테레프탈로일 클로라이드 2.34 g(0.01151 mol) 및 1,2-다이클로로에탄 194 g을 첨가하였다. 상기 용액에 알루미늄 클로라이드 9.21 g(0.06906 mol)을 천천히 첨가한 후 상온에서 12 시간동안 교반하였다. 반응이 완결되면 메탄올을 첨가한 후 형성된 침전을 여과하여 건조하였다. To the flask was added 10.0 g (0.02302 mol) of the compound obtained in the first step, 2.34 g (0.01151 mol) of terephthaloyl chloride and 194 g of 1,2-dichloroethane. 9.21 g (0.06906 mol) of aluminum chloride was slowly added to the solution, and the mixture was stirred at room temperature for 12 hours. When the reaction was completed, methanol was added and the precipitate formed was filtered and dried.

제3 단계: 메틸기 제거(Step 3: Methyl group removal ( demethylationdemethylation ) 반응) reaction

플라스크에 상기 제2 단계에서 얻은 화합물 10.00 g(0.01001 mol), 1-도데칸사이올 10.13 g(0.05005 mol), 수산화칼륨 3.37 g(0.06006 mol) 및 N,N-다이메틸포름아마이드 35.3 g을 첨가한 후 120 ℃에서 8 시간 동안 교반하였다. 상기 혼합물을 냉각하고 5% 염화수소 용액으로 pH 6 내지 pH 7 정도로 중화한 후 형성된 침전을 여과하여 건조하였다.10.00 g (0.01001 mol) of the compound obtained in the second step, 10.13 g (0.05005 mol) of 1-dodecan sulfate, 3.37 g (0.06006 mol) of potassium hydroxide and 35.3 g of N, N-dimethylformamide were added to the flask Followed by stirring at 120 ° C for 8 hours. The mixture was cooled and neutralized to about pH 6 to about pH 7 with 5% hydrogen chloride solution, and the precipitate formed was filtered and dried.

제4 단계: 환원 반응Step 4: Reduction reaction

플라스크에 상기 제3 단계에서 얻은 화합물 4.00 g(0.004120 mol)과 테트라하이드로퓨란 28.5 g을 첨가하였다. 상기 용액에 수소화 붕소나트륨 3.12 g(0.08240 mol) 수용액을 천천히 첨가하여 24시간 동안 상온에서 교반하였다. 반응이 완결되면 5% 염화수소 용액으로 pH 7 정도로 중화한 후 에틸아세테이트로 추출 및 건조하여 하기 화학식 1-1a로 표현된 화합물을 얻었다.To the flask was added 4.00 g (0.004120 mol) of the compound obtained in the third step and 28.5 g of tetrahydrofuran. To this solution was slowly added 3.12 g (0.08240 mol) of sodium borohydride and the mixture was stirred at room temperature for 24 hours. After the reaction was completed, the reaction solution was neutralized to pH 7 with 5% hydrogen chloride solution, extracted with ethyl acetate, and dried to obtain a compound represented by Formula 1-1a.

[화학식 1-1a] [Formula 1-1a]

Figure pat00023

Figure pat00023

합성예Synthetic example 2 2

합성예 1에서, 상기 제1 단계에서 얻은 화합물 10.0 g(0.02302 mol)을 이소프탈로일 클로라이드 2.34 g(0.01151 mol)와 반응시킨 것을 제외하고는 합성예 1과 동일하게 하여 하기 화학식 1-1b로 표현된 화합물을 얻었다.In Synthesis Example 1, except that 10.0 g (0.02302 mol) of the compound obtained in the first step was reacted with 2.34 g (0.01151 mol) of isophthaloyl chloride, the compound represented by Formula 1-1b ≪ / RTI >

[화학식 1-1b][Formula 1-1b]

Figure pat00024

Figure pat00024

합성예Synthetic example 3 3

제1 단계: Step 1: 말단기Horse short 도입 반응 Introduction reaction

플라스크에 벤조퍼릴렌 20.0 g(0.07239 mol), 4-메톡시벤조일 클로라이드 12.4 g(0.07239 mol) 및 1,2-다이클로로에탄 378 g을 첨가하여 용액을 준비하였다. 이어서 상기 용액에 알루미늄 클로라이드 9.65 g(0.07239 mol)를 천천히 첨가한 후 상온에서 12 시간동안 교반하였다. 반응이 완결되면 메탄올을 첨가한 후 형성된 침전을 여과하여 건조하였다. To the flask, 20.0 g (0.07239 mol) of benzoperylene, 12.4 g (0.07239 mol) of 4-methoxybenzoyl chloride and 378 g of 1,2-dichloroethane were added to prepare a solution. Subsequently, 9.65 g (0.07239 mol) of aluminum chloride was slowly added to the solution, followed by stirring at room temperature for 12 hours. When the reaction was completed, methanol was added and the precipitate formed was filtered and dried.

제2 단계: 짝지음 반응Step 2: Pairing reaction

플라스크에 상기 제1 단계에서 얻은 화합물 9.77 g(0.02380 mol), 이소프탈로일 클로라이드 2.42 g(0.01190 mol) 및 1,2-다이클로로에탄 195 g을 첨가하였다. 상기 용액에 알루미늄 클로라이드 9.52 g(0.07140 mol)를 천천히 첨가한 후 상온에서 12 시간동안 교반하였다. 반응이 완결되면 메탄올을 첨가한 후 형성된 침전을 여과하여 건조하였다. To the flask was added 9.77 g (0.02380 mol) of the compound obtained in the first step, 2.42 g (0.01190 mol) of isophthaloyl chloride and 195 g of 1,2-dichloroethane. To the solution was slowly added 9.52 g (0.07140 mol) of aluminum chloride, followed by stirring at room temperature for 12 hours. When the reaction was completed, methanol was added and the precipitate formed was filtered and dried.

제3 단계: 메틸기 제거(Step 3: Methyl group removal ( demethylationdemethylation ) 반응) reaction

플라스크에 상기 제2 단계에서 얻은 화합물 5.94 g(0.006250 mol), 1-도데칸사이올 6.33 g(0.03125 mol), 수산화칼륨 2.10 g(0.03750 mol) 및 N,N-다이메틸포름아마이드 21.6 g을 첨가한 후 120 ℃에서 8 시간 동안 교반하였다. 상기 혼합물을 냉각하고 5% 염화수소 용액으로 pH 6 내지 pH 7 정도로 중화한 후 형성된 침전을 여과하여 건조하였다. .To the flask was added 5.94 g (0.006250 mol) of the compound obtained in the second step, 6.33 g (0.03125 mol) of 1-dodecan sulfate, 2.10 g (0.03750 mol) of potassium hydroxide and 21.6 g of N, N- dimethylformamide Followed by stirring at 120 ° C for 8 hours. The mixture was cooled and neutralized to about pH 6 to about pH 7 with 5% hydrogen chloride solution, and the precipitate formed was filtered and dried. .

제4 단계: 환원 반응Step 4: Reduction reaction

플라스크에 상기 제3 단계에서 얻은 화합물 2.85 g(0.003090 mol)과 테트라하이드로퓨란 20.8 g을 첨가하였다. 상기 용액에 수소화 붕소나트륨 2.34 g(0.06180 mol) 수용액을 천천히 첨가하여 24시간 동안 상온에서 교반하였다. 반응이 완결되면 5% 염화수소 용액으로 pH 7 정도로 중화한 후 에틸아세테이트로 추출 및 건조하여 하기 화학식 1-2a로 표현된 화합물을 얻었다.To the flask was added 2.85 g (0.003090 mol) of the compound obtained in the third step and 20.8 g of tetrahydrofuran. An aqueous solution of 2.34 g (0.06180 mol) of sodium borohydride was slowly added to the solution, and the mixture was stirred at room temperature for 24 hours. After the reaction was completed, the reaction mixture was neutralized to about pH 7 with a 5% hydrogen chloride solution, extracted with ethyl acetate, and dried to obtain a compound represented by the following Formula 1-2a.

[화학식 1-2a][Formula 1-2a]

Figure pat00025

Figure pat00025

합성예Synthetic example 4 4

제1 단계: Step 1: 말단기Horse short 도입 반응 Introduction reaction

플라스크에 퍼릴렌 18.5 g(0.07330 mol), 4-메톡시벤조일 클로라이드 12.5 g(0.07330 mol) 및 1,2-다이클로로에탄 367 g을 첨가하여 용액을 준비하였다. 상기 용액에 알루미늄 클로라이드 9.77 g(0.07330 mol)를 천천히 첨가한 후 상온에서 12 시간동안 교반하였다. 반응이 완결되면 메탄올을 첨가한 후 형성된 침전을 여과하여 건조하였다. To the flask, 18.5 g (0.07330 mol) of perylene, 12.5 g (0.07330 mol) of 4-methoxybenzoyl chloride and 367 g of 1,2-dichloroethane were added to prepare a solution. To the solution was slowly added 9.77 g (0.07330 mol) of aluminum chloride, followed by stirring at room temperature for 12 hours. When the reaction was completed, methanol was added and the precipitate formed was filtered and dried.

제2 단계: 짝지음 반응Step 2: Pairing reaction

플라스크에 상기 제1 단계에서 얻은 화합물 7.00 g(0.01812 mol), 이소프탈로일 클로라이드 1.84 g(0.009060 mol) 및 1,2-다이클로로에탄 145 g을 첨가하였다. 상기 용액에 알루미늄 클로라이드 7.25 g(0.05436 mol)를 천천히 첨가한 후 상온에서 12 시간동안 교반하였다. 반응이 완결되면 메탄올을 첨가한 후 형성된 침전을 여과하여 건조하였다. To the flask was added 7.00 g (0.01812 mol) of the compound obtained in the first step, 1.84 g (0.009060 mol) of isophthaloyl chloride and 145 g of 1,2-dichloroethane. 7.25 g (0.05436 mol) of aluminum chloride was slowly added to the solution, followed by stirring at room temperature for 12 hours. When the reaction was completed, methanol was added and the precipitate formed was filtered and dried.

제3 단계: 메틸기 제거(Step 3: Methyl group removal ( demethylationdemethylation ) 반응) reaction

플라스크에 상기 제2 단계에서 얻은 화합물 7.00 g(0.007750 mol), 1-도데칸사이올 7.84 g(0.03875 mol), 수산화칼륨 2.61 g(0.04650 mol) 및 N,N-다이메틸포름아마이드 26.2 g을 첨가한 후 120 ℃에서 8 시간 동안 교반하였다. 상기 혼합물을 냉각하고 5% 염화수소 용액으로 pH 6 내지 pH 7 정도로 중화한 후 형성된 침전을 여과하여 건조하였다.7.00 g (0.007750 mol) of the compound obtained in the second step, 7.84 g (0.03875 mol) of 1-dodecane syll, 2.61 g (0.04650 mol) of potassium hydroxide and 26.2 g of N, N- dimethylformamide were added to the flask Followed by stirring at 120 ° C for 8 hours. The mixture was cooled and neutralized to about pH 6 to about pH 7 with 5% hydrogen chloride solution, and the precipitate formed was filtered and dried.

제4 단계: 환원 반응Step 4: Reduction reaction

플라스크에 상기 제3 단계에서 얻은 화합물 5.00 g(0.005720 mol)과 테트라하이드로퓨란 37.3 g을 첨가하였다. 이 용액에 수소화 붕소 나트륨 4.33 g(0.1144 mol) 수용액을 천천히 첨가하여 24시간 동안 상온에서 교반하였다. 반응이 완결되면 5% 염화수소 용액으로 pH 7 정도로 중화한 후 에틸아세테이트로 추출 및 건조하여 하기 화학식 1-3a로 표현된 화합물을 얻었다.To the flask was added 5.00 g (0.005720 mol) of the compound obtained in the third step and 37.3 g of tetrahydrofuran. To this solution was slowly added an aqueous solution of 4.33 g (0.1144 mol) of sodium borohydride and the mixture was stirred at room temperature for 24 hours. After the reaction was completed, the reaction mixture was neutralized to about pH 7 with a 5% hydrogen chloride solution, extracted with ethyl acetate, and dried to obtain a compound represented by Formula 1-3a.

[화학식 1-3a][Formula 1-3a]

Figure pat00026

Figure pat00026

합성예Synthetic example 5 5

제1 단계: Step 1: 말단기Horse short 도입 반응 Introduction reaction

플라스크에 코로넨 10.0 g(0.03329 mol), 1-파이렌카르보닐 클로라이드 8.81 g(0.03329 mol) 및 1,2-다이클로로에탄 209 g을 첨가하여 용액을 준비하였다. 이어서 상기 용액에 알루미늄 클로라이드 4.44 g(0.03329 mol)를 천천히 첨가한 후 상온에서 12 시간동안 교반하였다. 반응이 완결되면 메탄올을 첨가한 후 형성된 침전을 여과하여 건조하였다. A solution was prepared by adding 10.0 g (0.03329 mol) of coronene, 8.81 g (0.03329 mol) of 1-pyrenecarbonyl chloride and 209 g of 1,2-dichloroethane to the flask. Then, 4.44 g (0.03329 mol) of aluminum chloride was slowly added to the solution, followed by stirring at room temperature for 12 hours. When the reaction was completed, methanol was added and the precipitate formed was filtered and dried.

제2 단계: 짝지음 반응Step 2: Pairing reaction

플라스크에 상기 제1 단계에서 얻은 화합물 10.0 g(0.01892 mol), 이소프탈로일 클로라이드 1.92 g(0.00946 mol) 및 1,2-다이클로로에탄 175 g을 첨가하였다. 상기 용액에 알루미늄 클로라이드 7.57 g(0.05675 mol)을 천천히 첨가한 후 상온에서 12 시간동안 교반하였다. 반응이 완결되면 메탄올을 첨가한 후 형성된 침전을 여과하여 건조하였다. To the flask was added 10.0 g (0.01892 mol) of the compound obtained in the first step, 1.92 g (0.00946 mol) of isophthaloyl chloride and 175 g of 1,2-dichloroethane. 7.57 g (0.05675 mol) of aluminum chloride was slowly added to the solution, followed by stirring at room temperature for 12 hours. When the reaction was completed, methanol was added and the precipitate formed was filtered and dried.

제3 단계: 환원 반응Step 3: Reduction reaction

플라스크에 상기 제2 단계에서 얻은 화합물 5.00 g(0.004211 mol)과 테트라하이드로퓨란 32.7 g을 첨가하였다. 상기 용액에 수소화 붕소나트륨 3.19 g(0.08423 mol) 수용액을 천천히 첨가하여 24시간 동안 상온에서 교반하였다. 반응이 완결되면 5% 염화수소 용액으로 pH 7 정도로 중화한 후 에틸아세테이트로 추출 및 건조하여 하기 화학식 1-4a로 표현된 화합물을 얻었다.To the flask was added 5.00 g (0.004211 mol) of the compound obtained in the second step and 32.7 g of tetrahydrofuran. To this solution was slowly added 3.19 g (0.08423 mol) of sodium borohydride and the mixture was stirred at room temperature for 24 hours. When the reaction was completed, the reaction solution was neutralized to about pH 7 with a 5% hydrogen chloride solution, extracted with ethyl acetate, and dried to obtain a compound represented by the following Formula 1-4a.

[화학식 1-4a][Chemical Formula 1-4a]

Figure pat00027

Figure pat00027

비교합성예Comparative Synthetic Example 1 One

제1 단계: 짝지음 반응Step 1: Pairing reaction

플라스크에 코로넨 50.0g(0.166 mol), 벤조일클로라이드 46.8g(0.333 mol) 및1,2-다이클로로에탄 330g을 첨가하였다. 상기 용액에 알루미늄 클로라이드 44.4g(0.333 mol)를 상온에서 천천히 첨가한 후 60 ℃로 승온하여 8시간 동안 교반하였다. 반응이 완결되면 상기 용액에 메탄올을 첨가하여 형성된 침전을 여과하여 건조하였다. To the flask was added 50.0 g (0.166 mol) of coronene, 46.8 g (0.333 mol) of benzoyl chloride and 330 g of 1,2-dichloroethane. To this solution, 44.4 g (0.333 mol) of aluminum chloride was slowly added at room temperature, and the temperature was raised to 60 ° C and the mixture was stirred for 8 hours. When the reaction was completed, methanol was added to the solution, and the resulting precipitate was filtered and dried.

제2 단계: 환원 반응Step 2: Reduction reaction

플라스크에 상기 제1 단계에서 얻은 화합물 25.0g(0.0492 mol)과 테트라하이드로퓨란 174 g을 첨가하였다. 상기 용액에 수소화 붕소나트륨 수용액 18.6g(0.492 mol)을 천천히 첨가하여 24시간 동안 상온에서 교반하였다. 반응이 완결되면 5% 염화수소 용액으로 pH 7 정도로 중화한 후 에틸 아세테이트로 추출 및 건조하여 하기 화학식 2로 표현되는 중합체를 얻었다.To the flask was added 25.0 g (0.0492 mol) of the compound obtained in the first step and 174 g of tetrahydrofuran. 18.6 g (0.492 mol) of sodium borohydride aqueous solution was slowly added to the solution, and the mixture was stirred at room temperature for 24 hours. After the reaction was completed, the reaction solution was neutralized to pH 7 with 5% hydrogen chloride solution, extracted with ethyl acetate, and dried to obtain a polymer represented by the following formula (2).

[화학식 2](2)

Figure pat00028

Figure pat00028

비교합성예Comparative Synthetic Example 2 2

플라스크에 α, α′-디클로로-p-크실렌 8.75g(0.05 mol), 알루미늄 클로라이드 26.66g 및 γ-부티로락톤 200g을 첨가하였다. 상기 용액에 4,4'-(9-플루오레닐리덴)디페놀 35.03g(0.10 mol)을 γ-부티로락톤 200g에 녹인 용액을 천천히 첨가한 후 120 ℃에서 12 시간 동안 교반하였다. 중합 후, 물을 사용하여 산을 제거한 후에 농축하였다. 이어서 메틸아밀케톤과 메탄올을 사용하여 중합 생성물을 희석하고 다시 15 중량% 농도의 메틸아밀케톤/메탄올 = 4/1 (중량비)의 용액을 첨가하여 농도를 조절하였다. 이 용액을 분액깔대기에 넣고 n-헵탄을 첨가하여 모노머 및 저분자량체를 제거하여 하기 화학식 3으로 표현되는 중합체를 얻었다.To the flask was added 8.75 g (0.05 mol) of alpha, alpha '-dichloro-p-xylene, 26.66 g aluminum chloride and 200 g gamma -butyrolactone. A solution prepared by dissolving 35.03 g (0.10 mol) of 4,4 '- (9-fluorenylidene) diphenol in 200 g of? -Butyrolactone was slowly added to the solution, followed by stirring at 120 ° C for 12 hours. After the polymerization, the acid was removed using water and then concentrated. Subsequently, the polymerization product was diluted with methyl amyl ketone and methanol, and the concentration was adjusted by adding a solution of methyl amyl ketone / methanol = 4/1 (weight ratio) at a concentration of 15% by weight. This solution was placed in a separating funnel and n-heptane was added to remove the monomer and low molecular weight to obtain a polymer represented by the following formula (3).

[화학식 3](3)

Figure pat00029
Figure pat00029

상기 중합체의 중량평균분자량은 12,000 이었고, 분산도는 2.04 였다.
The polymer had a weight average molecular weight of 12,000 and a degree of dispersion of 2.04.

하드마스크Hard mask 조성물의 제조 Preparation of composition

실시예Example 1 One

합성예 1에서 얻은 모노머를 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA)와 사이클로헥사논(cyclohexanone)(7:3 (v/v))의 혼합 용매에 녹인 후 여과하여 하드마스크 조성물을 제조하였다.
The monomer obtained in Synthesis Example 1 was dissolved in a mixed solvent of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) and cyclohexanone (7: 3 (v / v)) and filtered to prepare a hard mask composition.

실시예Example 2 2

합성예 1에서 얻은 모노머 대신 합성예 2에서 얻은 모노머를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 하드마스크 조성물을 제조하였다.
A hard mask composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that the monomer obtained in Synthesis Example 2 was used instead of the monomer obtained in Synthesis Example 1.

실시예Example 3 3

합성예 1에서 얻은 모노머 대신 합성예 3에서 얻은 모노머를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 하드마스크 조성물을 제조하였다.
A hard mask composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that the monomer obtained in Synthesis Example 3 was used instead of the monomer obtained in Synthesis Example 1.

실시예Example 4 4

합성예 1에서 얻은 모노머 대신 합성예 4에서 얻은 모노머를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 하드마스크 조성물을 제조하였다.
A hard mask composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that the monomer obtained in Synthesis Example 4 was used instead of the monomer obtained in Synthesis Example 1.

실시예Example 5 5

합성예 1에서 얻은 모노머 대신 합성예 5에서 얻은 모노머를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 하드마스크 조성물을 제조하였다.
A hard mask composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that the monomer obtained in Synthesis Example 5 was used instead of the monomer obtained in Synthesis Example 1.

비교예Comparative Example 1 One

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

비교예Comparative Example 2 2

합성예 1에서 얻은 모노머 대신 비교합성예 2에서 얻은 중합체를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 하드마스크 조성물을 제조하였다.
A hard mask composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that the polymer obtained in Comparative Synthesis Example 2 was used in place of the monomer obtained in Synthesis Example 1.

평가 1: 내열성Evaluation 1: Heat resistance

실리콘 웨이퍼 위에 실시예 1 내지 5와 비교예 1에 따른 모노머 함량 5.0 중량%의 하드마스크 조성물을 스핀-온 코팅 방법으로 도포한 후, 핫플레이트 위에서 240℃로 1분간 열처리하여 박막을 형성하였다. K-MAC사의 박막두께측정기로 초기 박막의 두께를 측정하였다. 이어서 상기 박막을 400℃에서 2분 동안 다시 열처리한 후 박막의 두께를 측정한 후, 박막 두께 감소율을 산출하였다. A hard mask composition having a monomer content of 5.0% by weight according to Examples 1 to 5 and Comparative Example 1 was applied on a silicon wafer by a spin-on coating method and then heat-treated at 240 캜 for 1 minute on a hot plate to form a thin film. The thickness of the initial thin film was measured with a K-MAC thin film thickness gauge. Subsequently, the thin film was heat-treated again at 400 ° C for 2 minutes, and the thickness of the thin film was measured, and then the thin film thickness reduction rate was calculated.

* 박막 두께 감소율 = (240 ℃에서 베이크한 후 박막 두께 - 400 ℃에서 베이크한 후 박막 두께)/240 ℃에서 베이크한 후 박막 두께 X 100 (%)Thin film thickness reduction ratio = (thin film thickness after baking at 240 占 폚 - thin film thickness after baking at 400 占 폚) / thin film thickness X100 (%) after baking at 240 占 폚

한편, 실리콘 웨이퍼 위에 실시예 1 내지 5 및 비교예 1에 따른 하드마스크 조성물을 스핀-온 코팅 방법으로 도포하여 180℃에서 60초간 프리 베이크 후 400℃에서 120초간 베이크 시에 생성되는 아웃 가스를 QCM(Quartz Crystal Microbalance)을 이용하여 측정하였다.On the other hand, the hard mask composition according to Examples 1 to 5 and Comparative Example 1 was coated on a silicon wafer by a spin-on coating method, pre-baked at 180 DEG C for 60 seconds, (Quartz Crystal Microbalance).

박막 두께 감소율 및 아웃 가스 평가 결과는 표 1과 같다.The thin film thickness reduction rate and outgas evaluation results are shown in Table 1.

박막두께 감소율 (%)Thin film thickness reduction rate (%) 아웃 가스 양 (ng)The amount of outgas (ng) 실시예 1Example 1 -5.75-5.75 2424 실시예 2Example 2 -5.87-5.87 2020 실시예 3Example 3 -8.82-8.82 2525 실시예 4Example 4 -9.98-9.98 3737 실시예 5Example 5 -10.32-10.32 5252 비교예 1Comparative Example 1 -34.08-34.08 180180

표 1을 참고하면, 실시예 1 내지 5에 따른 하드마스크 조성물은 비교예 1에 따른 하드마스크 조성물로부터 형성된 박막과 비교하여 400℃ 열처리 후 두께 감소율이 적은 것을 알 수 있다.Referring to Table 1, it can be seen that the hard mask composition according to Examples 1 to 5 has a smaller thickness reduction rate after heat treatment at 400 ° C than the thin film formed from the hard mask composition according to Comparative Example 1.

또한 실시예 1 내지 5에 따른 하드마스크 조성물은 고온(400℃)에서 베이크 되는 동안 아웃가스의 발생량이 적어 안정적으로 고온 공정을 수행 가능함을 알 수 있다. 이에 반해, 비교예 1에 따른 하드마스크 조성물은 상대적으로 아웃가스의 발생량이 많아 고온 공정에 적합하지 않음을 알 수 있다. Also, it can be seen that the hard mask composition according to Examples 1 to 5 can stably perform a high-temperature process because the amount of outgas generated is low during baking at a high temperature (400 ° C). On the other hand, the hard mask composition according to Comparative Example 1 has a relatively large amount of outgas, which is not suitable for a high temperature process.

또한, 이로부터 실시예 1 내지 5에 따른 하드마스크 조성물은 비교예 1에 따른 하드마스크 조성물과 비교하여 박막의 가교도가 높아 400℃의 고온에서도 내열성이 높은 것을 알 수 있다.
From the results, it can be seen that the hard mask composition according to Examples 1 to 5 has higher heat resistance even at a high temperature of 400 캜 because of the high degree of crosslinking of the thin film as compared with the hard mask composition according to Comparative Example 1.

평가 2: Evaluation 2: 내식각성Awareness of corrosion

실리콘 웨이퍼 위에 실시예 1 내지 5와 비교예 2에 따른 모노머 또는 중합체 함량 13.0 중량%의 하드마스크 조성물을 스핀-온 코팅 방법으로 도포한 후, 핫플레이트 위에서 400℃로 2분간 열처리하여 박막을 형성하고 상기 박막의 두께를 측정하였다.A hard mask composition having a monomer or polymer content of 13.0% by weight in accordance with Examples 1 to 5 and Comparative Example 2 was applied on a silicon wafer by a spin-on coating method and then heat-treated at 400 ° C for 2 minutes on a hot plate to form a thin film The thickness of the thin film was measured.

이어서 상기 박막에 N2/O2 혼합 기체를 사용하여 60초 동안 건식 식각한 후, 박막의 두께를 측정하였다. 또한, 상기 박막에 CFx 혼합 기체를 사용하여 100초 동안 건식 식각한 후, 박막의 두께를 측정하였다. 식각 전후의 박막 두께로부터 식각율 (bulk etch rate, BER)을 계산하였으며 그 결과는 표 2와 같다.Subsequently, the thin film was dry-etched for 60 seconds using an N 2 / O 2 mixed gas, and then the thickness of the thin film was measured. Further, the thin film was dry-etched for 100 seconds using a CFx mixed gas, and then the thickness of the thin film was measured. The bulk etch rate (BER) was calculated from the film thickness before and after etching. The results are shown in Table 2.

식각율 (N2/O2)The etching rate (N 2 / O 2 ) 식각율 (CFx)The etching rate (CF x ) 실시예 1Example 1 22.522.5 26.126.1 실시예 2Example 2 22.322.3 25.725.7 실시예 3Example 3 22.522.5 26.726.7 실시예 4Example 4 23.923.9 28.828.8 실시예 5Example 5 24.224.2 26.526.5 비교예 2Comparative Example 2 26.726.7 32.032.0

* 식각율(bulk etch rate, BER)The bulk etch rate (BER)

: (초기 박막 두께 - 식각 후 박막 두께)/식각 시간(초): (Initial thin film thickness - thin film thickness after etching) / etching time (seconds)

표 2를 참고하면, 실시예 1 내지 실시예 5에 따른 하드마스크 조성물로부터 형성된 박막은 비교예 2에 따른 하드마스크 조성물로부터 형성된 박막과 비교하여 식각율이 낮은 것을 알 수 있다. 이로부터 실시예 1 내지 실시예 5에 따른 하드마스크 조성물은 비교예 2에 따른 하드마스크 조성물과 비교하여 박막의 내식각성이 높은 것을 알 수 있다.
Referring to Table 2, it can be seen that the thin film formed from the hard mask composition according to Examples 1 to 5 has a lower etching rate than the thin film formed from the hard mask composition according to Comparative Example 2. [ From this, it can be seen that the hard mask composition according to Examples 1 to 5 has higher corrosion resistance than the hard mask composition according to Comparative Example 2.

평가 3: 패턴 형성Evaluation 3: Pattern formation

실리콘 웨이퍼 위에 3,000Å 두께의 산화규소(SiO2) 층을 화학기상증착 방법으로 형성하였다. 이어서 상기 산화규소 층 위에 실시예 1 내지 5와 비교예 1, 2에 따른 하드마스크 조성물을 스핀-온 코팅 방법으로 도포한 후, 핫플레이트 위에서 400℃로 2분간 열처리하여 3,000Å 두께의 하드마스크 층을 형성하였다. 이어서 상기 하드마스크 층 위에 질화 규소(SiN) 층을 화학기상증착법에 의해 형성하였다. 이어서 KrF용 포토레지스트를 코팅하여 110℃에서 60초 동안 열처리한 후 ASML(XT: 1400, NA 0.93) 노광 장비를 사용하여 노광하고 테트라메틸암모늄 하이드록사이드(2.38wt% TMAH 수용액)로 현상하였다. 이어서 상기 과정에 의해 패터닝된 포토레지스트를 마스크로 CHF3/CF4 혼합가스를 사용하여 질화규소 층을 건식 식각하였다. 이어서 상기 과정에 의해 패터닝된 질화규소 층을 마스크로 N2/O2 혼합가스를 사용하여 하드마스크 층을 건식 식각하였다. 이어서 상기 과정에 의해 패터닝된 하드마스크 층을 마스크로 CHF3/CF4 혼합가스를 사용하여 산화 규소층을 건식 식각한 후, O2 가스를 사용하여 남아있는 유기물을 모두 제거하였다. A silicon oxide (SiO 2 ) layer with a thickness of 3,000 Å was formed on a silicon wafer by a chemical vapor deposition method. Next, the hard mask composition according to Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2 was coated on the silicon oxide layer by a spin-on coating method, and then heat-treated at 400 ° C for 2 minutes on a hot plate to form a hard mask layer . Subsequently, a silicon nitride (SiN) layer was formed on the hard mask layer by a chemical vapor deposition method. Subsequently, the photoresist for KrF was coated and heat-treated at 110 ° C. for 60 seconds, exposed using ASML (XT: 1400, NA 0.93) exposure equipment, and developed with tetramethylammonium hydroxide (2.38 wt% TMAH aqueous solution). Subsequently, the silicon nitride layer was dry-etched using a mixed gas of CHF 3 / CF 4 using the patterned photoresist as a mask. Then, the hard mask layer was dry-etched using a N 2 / O 2 mixed gas using the patterned silicon nitride layer as a mask. Then, the silicon oxide layer was dry-etched using a CHF 3 / CF 4 mixed gas using the patterned hard mask layer as a mask, and then the remaining organic substances were removed using O 2 gas.

전자주사현미경(SEM)을 사용하여 상기 하드마스크 층 및 상기 산화규소 층 패턴의 단면을 관찰하였다. 그 결과는 표 3과 같다.Sectional view of the hard mask layer and the silicon oxide layer pattern was observed using an electron microscope (SEM). The results are shown in Table 3.

하드마스크 층 패턴 모양Hard mask layer pattern shape 산화규소 층 패턴 모양Silicon oxide layer pattern shape 실시예 1Example 1 수직 모양Vertical shape 수직 모양Vertical shape 실시예 2Example 2 수직 모양Vertical shape 수직 모양Vertical shape 실시예 3Example 3 수직 모양Vertical shape 수직 모양Vertical shape 실시예 4Example 4 수직 모양Vertical shape 수직 모양Vertical shape 실시예 5Example 5 수직 모양Vertical shape 수직 모양Vertical shape 비교예 1Comparative Example 1 테이퍼진 모양Tapered shape 테이퍼진 모양Tapered shape 비교예 2Comparative Example 2 테이퍼진 모양Tapered shape 테이퍼진 모양Tapered shape

표 3을 참고하면, 실시예 1 내지 5에 따른 하드마스크 조성물로 형성된 하드마스크 층 및 그 하부의 산화규소 층은 모두 수직 모양으로 패터닝된 반면, 비교예 1, 2에 따른 하드마스크 조성물로 형성된 하드마스크 층은 수직 모양으로 패터닝되지 못하여 테이퍼진 모양으로 패터닝된 것을 알 수 있다.Referring to Table 3, the hard mask layer formed from the hard mask composition according to Examples 1 to 5 and the silicon oxide layer thereunder were all patterned in a vertical shape, while the hard mask layer formed with the hard mask composition according to Comparative Examples 1 and 2 It can be seen that the mask layer can not be patterned in a vertical shape and is patterned in a tapered shape.

이로부터 실시예 1 내지 5에 따른 하드마스크 조성물을 사용한 경우 비교예 1, 2에 따른 하드마스크 조성물을 사용한 경우보다 식각 내성이 우수하여 양호한 패턴으로 형성되고 그로부터 하드마스크 층의 하부에 위치하는 재료층 또한 양호한 패턴으로 형성되는 것을 알 수 있다.
From this, it can be seen that when the hard mask composition according to Examples 1 to 5 is used, a material layer having a better etching resistance than that of the hard mask composition according to Comparative Examples 1 and 2 is formed thereon, It can also be seen that a good pattern is formed.

평가 4: 갭-필 및 평탄화 특성Evaluation 4: Gap-fill and planarization characteristics

패턴 웨이퍼에 실시예 1 내지 5와 비교예 1에 따른 모노머 함량 13.0 중량%의 하드마스크 조성물을 스핀-온 코팅 방법으로 도포하여 400 ℃에서 2분 동안 열처리한 후, 패턴 단면을 V-SEM 장비를 이용하여 관찰하였다. A hard mask composition having a monomer content of 13.0% by weight according to Examples 1 to 5 and Comparative Example 1 was applied to a patterned wafer by a spin-on coating method and heat-treated at 400 ° C for 2 minutes. Respectively.

갭-필 특성은 폭 40 nm, 깊이 500 nm의 패턴 단면을 관찰하여 보이드(void) 발생 유무로 판별하였고, 평탄화 특성은 폭 180 nm, 깊이 500 nm의 패턴 단면을 관찰하여 하기 계산식 1로 수치화하였다. 평탄화 특성은 h1 및 h2의 차이가 크기 않을수록 우수한 것이므로 그 수치가 작을수록 평탄화 특성이 우수한 것이다.The gap-fill characteristic was determined by observing the pattern section of a width of 40 nm and a depth of 500 nm and determining the void formation. The planarization characteristic was obtained by observing a pattern section having a width of 180 nm and a depth of 500 nm, . The planarization property is better as the difference between h 1 and h 2 is smaller, and therefore, the smaller the value, the better the planarization characteristic.

[계산식 1][Equation 1]

Figure pat00030
Figure pat00030

그 결과는 표 4와 같다.The results are shown in Table 4.

갭-필 특성 Gap-fill characteristic 평탄화 특성Planarization characteristics 실시예 1Example 1 void 없음void None 6.56.5 실시예 2Example 2 void 없음void None 5.85.8 실시예 3Example 3 void 없음void None 7.87.8 실시예 4Example 4 void 없음void None 6.86.8 실시예 5Example 5 void 없음void None 7.57.5 비교예 1Comparative Example 1 void 발생void occurrence 17.417.4

표 4를 참고하면, 실시예 1 내지 5에 따른 하드마스크 조성물을 사용한 경우 비교예 1에 따른 하드마스크 조성물을 사용한 경우와 비교하여 보이드가 관찰되지 않아 우수한 갭-필 특성을 나타낼 뿐만 아니라 평탄화 정도도 우수함을 알 수 있다.
Referring to Table 4, when the hard mask composition according to Examples 1 to 5 was used, voids were not observed as compared with the case of using the hard mask composition according to Comparative Example 1, and not only excellent gap-fill characteristics were exhibited, It can be seen that it is excellent.

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.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, And falls within the scope of the invention.

Claims (12)

하기 화학식 1로 표현되는 하드마스크 조성물용 모노머:
[화학식 1]
Figure pat00031

상기 화학식 1에서,
A, A′ 및 A″는 각각 독립적으로 지방족 고리기 또는 방향족 고리기이고,
X1 내지 X3는 각각 독립적으로 수소, 히드록시기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이고,
L 및 L′는 각각 독립적으로 단일 결합 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬렌기이고,
n은 1 내지 5의 정수이다.
A monomer for a hard mask composition represented by Formula 1:
[Chemical Formula 1]
Figure pat00031

In Formula 1,
A, A 'and A " are each independently an aliphatic cyclic group or an aromatic cyclic group,
X 1 to X 3 each independently represent hydrogen, a hydroxy group, a substituted or unsubstituted amino group, a halogen atom, a halogen-containing group or a combination thereof,
L and L 'are each independently a single bond or a substituted or unsubstituted C1 to C6 alkylene group,
n is an integer of 1 to 5;
제1항에서,
상기 A, A′ 및 A″는 각각 독립적으로 하기 그룹 1에서 선택된 치환 또는 비치환된 고리기인 하드마스크 조성물용 모노머:
[그룹 1]
Figure pat00032

상기 그룹 1에서,
Z1 및 Z2는 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐렌기, C=O, NRa, 산소(O), 황(S) 또는 이들의 조합이고, 여기서 Ra는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자 또는 이들의 조합이고,
Z3 내지 Z17은 각각 독립적으로 C=O, NRa, 산소(O), 황(S), CRbRc 또는 이들의 조합이고, 여기서 Ra 내지 Rc는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이다.
The method of claim 1,
Wherein A, A 'and A "are each independently a substituted or unsubstituted ring group selected from the following group 1:
[Group 1]
Figure pat00032

In the group 1,
Z 1 and Z 2 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylene group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 arylene group, Substituted or unsubstituted C2 to C20 alkenylene groups, substituted or unsubstituted C2 to C20 alkynylene groups, C═O, NR a , oxygen (O), sulfur (S), or a substituted or unsubstituted C2 to C20 heteroarylene group, , Wherein R a is hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a halogen atom or a combination thereof,
Z 3 to Z 17 each independently represent C = O, NR a , oxygen (O), sulfur (S), CR b R c Or a combination thereof, 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.
제1항에서,
상기 A, A′ 및 A″ 중 적어도 하나는 다환 방향족 기인 하드마스크 조성물용 모노머.
The method of claim 1,
Wherein at least one of A, A 'and A " is a polycyclic aromatic group.
제1항에서,
상기 A는 벤젠 기, 나프탈렌 기 또는 바이페닐 기이고, 상기 A′은 피렌기, 퍼릴렌기, 벤조퍼릴렌기 또는 코로넨기이고, 상기 A″는 치환 또는 비치환된 방향족 고리기인 하드마스크 조성물용 모노머.
The method of claim 1,
Wherein A is a benzene group, a naphthalene group or a biphenyl group, A 'is a pyrene group, a perylene group, a benzopyrylene group or a coronene group, and A "is a substituted or unsubstituted aromatic ring group.
제1항에서,
상기 모노머는 하기 화학식 1-1, 1-2, 1-3 또는 1-4로 표현되는 하드마스크 조성물용 모노머.
[화학식 1-1]
Figure pat00033

[화학식 1-2]
Figure pat00034

[화학식 1-3]
Figure pat00035

[화학식 1-4]
Figure pat00036

상기 화학식 1-1, 1-2, 1-3 및 1-4에서,
La, Lb, Lc, Ld, Le, Lf, Lg, Lh, L′a, L′b, L′c, L′d, L′e, L′f, L′g 및 L′h 는 각각 독립적으로 단일 결합 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬렌기이고,
xa, xb, yc, yd, ze 및 zf는 각각 독립적으로 0 내지 5인 정수이고,
Tg 및 Th는 각각 독립적으로 0 내지 9인 정수이다.
The method of claim 1,
Wherein the monomer is represented by the following formula (1-1), (1-2), (1-3) or (1-4)
[Formula 1-1]
Figure pat00033

[Formula 1-2]
Figure pat00034

[Formula 1-3]
Figure pat00035

[Formula 1-4]
Figure pat00036

In Formulas 1-1, 1-2, 1-3, and 1-4,
La, Lb, Lc, Ld, Le, Lf, Lg, Lh, L'a, L'b, L'c, L'd, Or a substituted or unsubstituted C1 to C6 alkylene group,
xa, xb, yc, yd, ze and zf are each independently an integer of 0 to 5,
Tg and Th are each independently an integer of 0 to 9;
제5항에서,
상기 모노머는 하기 화학식 1-1a, 1-1b, 1-2a, 1-3a 또는 1-4a로 표현되는 하드마스크 조성물용 모노머:
[화학식 1-1a]
Figure pat00037

[화학식 1-1b]
Figure pat00038

[화학식 1-2a]
Figure pat00039

[화학식 1-3a]
Figure pat00040

[화학식 1-4a]
Figure pat00041
The method of claim 5,
The monomer may be a monomer for a hard mask composition represented by the following formula (1-1a), (1-1b), (1-2a)
[Formula 1-1a]
Figure pat00037

[Formula 1-1b]
Figure pat00038

[Formula 1-2a]
Figure pat00039

[Formula 1-3a]
Figure pat00040

[Chemical Formula 1-4a]
Figure pat00041
제1항에서,
상기 모노머는 500 내지 3,000의 분자량을 가지는 하드마스크 조성물용 모노머.
The method of claim 1,
Wherein the monomer has a molecular weight of from 500 to 3,000.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 모노머, 그리고
용매
를 포함하는 하드마스크 조성물.
A composition according to any one of claims 1 to 7,
menstruum
≪ / RTI >
제8항에서,
상기 모노머는 상기 하드마스크 조성물 총함량에 대하여 0.1 중량% 내지 50 중량%로 포함되어 있는 하드마스크 조성물.
9. The method of claim 8,
Wherein the monomer is comprised between 0.1% and 50% by weight relative to the total hard mask composition content.
기판 위에 재료 층을 제공하는 단계,
상기 재료 층 위에 제8항에 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 hard mask composition according to claim 8 on said material layer,
Heat treating the hard mask composition to form a hard mask layer,
Forming a silicon-containing thin film layer on the hard mask layer,
Forming a photoresist layer on the silicon-containing thin film layer,
Exposing and developing the photoresist layer to form a photoresist pattern,
Selectively removing the silicon-containing thin film layer and the hard mask layer using the photoresist pattern and exposing a portion of the material layer, and
Etching the exposed portion of the material layer
≪ / RTI >
제10항에서,
상기 하드마스크 조성물을 적용하는 단계는 스핀-온 코팅 방법으로 수행하는 패턴 형성 방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the step of applying the hard mask composition is performed by a spin-on coating method.
제10항에서,
상기 하드마스크 층을 형성하는 단계는 100℃ 내지 500℃에서 열처리하는 패턴 형성 방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the forming of the hard mask layer is performed at a temperature of 100 ° C to 500 ° C.
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