KR20160140230A - 화합물, 유기막 조성물, 유기막, 및 패턴형성방법 - Google Patents

화합물, 유기막 조성물, 유기막, 및 패턴형성방법 Download PDF

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KR20160140230A KR1020150076593A KR20150076593A KR20160140230A KR 20160140230 A KR20160140230 A KR 20160140230A KR 1020150076593 A KR1020150076593 A KR 1020150076593A KR 20150076593 A KR20150076593 A KR 20150076593A KR 20160140230 A KR20160140230 A KR 20160140230A
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Abstract

화학식 1로 표현되는 제1 화합물, 그리고 치환 또는 비치환된 C6 내지 C80 방향족 고리기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C80 헤테로 방향족 고리기, 또는 이들의 조합인 제2 화합물이 축합반응하여 생성되는 화합물을 제공한다. 상기 화학식 1의 정의는 명세서 내에서 설명한 바와 같다.

Description

화합물, 유기막 조성물, 유기막, 및 패턴형성방법{COMPOUND, ORGANIC LAYER COMPOSITION, ORGANIC LAYER, AND METHOD OF FORMING PATTERNS}
신규한 화합물, 상기 화합물을 포함하는 유기막 조성물, 상기 유기막 조성물로부터 제조된 유기막, 그리고 상기 유기막 조성물을 사용하는 패턴형성방법에 관한 것이다.
최근 일렉트로닉 디바이스의 소형화(miniaturization) 및 복잡화 (complexity)에 따른 고집적 설계는 더욱 진보된 소재와 관련 공정의 개발을 가속화하고 있으며, 이에 따라 기존 포토레지스트를 이용한 리소그래피 역시 새로운 패터닝 소재와 기법들을 필요로 하게 되었다.
패터닝 공정에서 포토레지스트의 미세 패턴을 붕괴 현상 없이 충분한 깊이로 기판에 전사시키기 위하여 단단한 중간막인 일명 하드마스크 층(hardmask layer)이라고 불리는 유기막을 형성할 수 있다.
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 내식각성의 특성이 필요하다.
한편, 근래 하드마스크 층은 화학기상증착 방법 대신 스핀-온 코팅(spin-on coating) 방법으로 형성하는 것이 제안되었다. 일반적으로, 내열성 및 내식각성은 스핀-온 특성과 상충관계에 있어 이들 물성을 모두 만족할 수 있는 유기막 재료가 요구된다.
일 구현예는 우수한 내식각성을 가지면서 동시에 용해도 특성이 양호한 화합물을 제공한다.
다른 구현예는 상기 화합물을 포함하는 유기막 조성물을 제공한다.
또 다른 구현예는 기계적 특성과 막 평탄성을 동시에 만족하는 유기막을 제공한다.
또 다른 구현예는 상기 유기막 조성물을 사용한 패턴 형성 방법을 제공한다.
일 구현예에 따르면, 하기 화학식 1로 표현되는 제1 화합물, 그리고 치환 또는 비치환된 C6 내지 C80 방향족 고리기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C80 헤테로 방향족 고리기와, 또는 이들의 조합인 제2 화합물이 축합 반응하여 생성되는 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에서,
X는 치환 또는 비치환된 C12 내지 C80 융합 고리기(fused cyclic group)이다.
상기 제1 화합물은 하기 그룹 1에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
[그룹 1]
Figure pat00002
상기 그룹 1에서,
Za 및 Zb는 각각 독립적으로 C=O, 산소(O), 황(S), CRxRy, NRz, 또는 이들의 조합이고, 여기서 Rx 내지 Rz는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 또는 이들의 조합이고,
Zc 및 Zd는 각각 독립적으로 질소(N), CRw 또는 이들의 조합이며, 여기서 상기 Rw는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이다.
상기 제2 화합물은 하기 그룹 2에서 선택되는 어느 하나, 또는 하기 그룹 2에서 선택되는 어느 하나가 1 이상의 히드록시기에 의해 치환된 것일 수 있다.
[그룹 2]
Figure pat00003
상기 그룹 2에서,
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 Z20 및 Z23 내지 Z25는 각각 독립적으로 C=O, 산소(O), 황(S), CRbRc, NRd, 또는 이들의 조합이고, 여기서 Rb 내지 Rd는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 또는 이들의 조합이고,
Z21 및 Z22는 각각 독립적으로 질소(N), CRe 또는 이들의 조합이며, 여기서 상기 Re는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이다.다른 구현예에 따르면, 하기 화학식 2로 표현되는 부분을 포함하는 화합물을 제공한다.
[화학식 2]
Figure pat00004
상기 화학식 2에서,
Y는 치환 또는 비치환된 C12 내지 C80 융합 고리기(fused cyclic group)이고,
*는 연결 지점이다.
상기 화학식 2로 표현되는 부분은 하기 그룹 3에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
[그룹 3]
Figure pat00005
상기 그룹 3에서,
Za 및 Zb는 각각 독립적으로 C=O, 산소(O), 황(S), CRxRy, NRz, 또는 이들의 조합이고, 여기서 Rx 내지 Rz는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 또는 이들의 조합이고,
Zc 및 Zd는 각각 독립적으로 질소(N), CRw 또는 이들의 조합이며, 여기서 상기 Rw는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이고,
*는 연결지점이다.
상기 화합물은 하기 화학식 2a 내지 2f 중 어느 하나로 표현되는 구조단위를 포함할 수 있다.
[화학식 2a]
Figure pat00006
[화학식 2b]
Figure pat00007
[화학식 2c]
Figure pat00008
[화학식 2d]
Figure pat00009
[화학식 2e]
Figure pat00010
[화학식 2f]
Figure pat00011
상기 화학식 2a 내지 2f에서,
Ar은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C80 방향족 고리기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C80 헤테로 방향족 고리기, 또는 이들의 조합이고,
n은 1 내지 200의 정수이고,
*은 연결지점이다.
단, n=1인 경우 *은 수소이다.
상기 화학식 2a 내지 2f에서, 상기 Ar은 상기 그룹 2에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.
상기 화합물은 중량평균분자량이 500 내지 20,000인 중합체일 수 있다.
상기 화합물은 분자량이 500 내지 1,000인 모노머일 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상술한 화합물, 그리고 용매를 포함하는 유기막 조성물을 제공한다.
상기 화합물은 상기 유기막 조성물의 총 함량에 대하여 0.1 중량% 내지 50 중량%로 포함될 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상술한 유기막 조성물이 경화되어 형성되는 유기막을 제공한다.
상기 유기막은 하드마스크 층을 포함할 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 기판 위에 재료 층을 제공하는 단계, 상기 재료 층 위에 상기 유기막 조성물을 적용하는 단계, 상기 유기막 조성물을 열처리하여 하드마스크 층을 형성하는 단계, 상기 하드마스크 층 위에 실리콘 함유 박막층을 형성하는 단계, 상기 실리콘 함유 박막층　위에 포토레지스트 층을 형성하는 단계, 상기 포토레지스트 층을 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 실리콘 함유 박막층 및 상기 하드마스크 층을 선택적으로 제거하고 상기 재료 층의 일부를 노출하는 단계, 그리고 상기 재료 층의 노출된 부분을 식각하는 단계를 포함하는 패턴 형성 방법을 제공한다.
상기 유기막 조성물을 적용하는 단계는 스핀-온 코팅 방법으로 수행할 수 있다.
상기 포토레지스트 층을 형성하는 단계 전에 바닥 반사 방지 층(BARC)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
우수한 내식각성을 가지면서 동시에 용해도 특성이 양호하여 스핀-온 코팅 방식에 적용할 수 있는 신규한 화합물을 제공한다.
이하, 본 발명의 구현예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.
본 명세서에서 별도의 정의가 없는한, '치환된'이란, 화합물중의 수소 원자가 할로겐원자(F, Br, Cl, 또는 I), 히드록시기, 알콕시기, 니트로기, 시아노기, 아미노기, 아지도기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 카르보닐기, 카르바밀기, 티올기, 에스테르기, 카르복실기나그의염, 술폰산기나그의염, 인산이나그의염, C1 내지 C20 알킬기, C2 내지 C20 알케닐기, C2 내지 C20 알키닐기, C6 내지 C30 아릴기, C7 내지 C30 아릴알킬기, C1 내지 C30 알콕시기, C1 내지 C20 헤테로알킬기, C2 내지 C20 헤테로아릴기, C3 내지 C20 헤테로아릴알킬기, C3 내지 C30 사이클로알킬기, C3 내지 C15의사이클로알케닐기, C6 내지 C15 사이클로알키닐기, C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기 및 이들의 조합에서 선택된 치환기로 치환된 것을 의미한다.
또한, 본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, '헤테로'란, N, O, S 및 P에서 선택된 헤테로 원자를 1 내지 3개 함유한 것을 의미한다.
이하 일 구현예에 따른 화합물을 설명한다.
일 구현예에 따른 화합물은 하기 화학식 1로 표현되는 제1 화합물, 그리고 치환 또는 비치환된 C6 내지 C80 고리기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C80 헤테로 고리기, 또는 이들의 조합인 제2 화합물이 축합반응하여 생성된다.
[화학식 1]
Figure pat00012
상기 화학식 1에서,
X는 치환 또는 비치환된 C12 내지 C80 융합 고리기(fused cyclic group) 이다. 일 구현예에 따른 화합물은 다이카보닐 화합물인 제1 화합물, 및 방향족 고리기인 제2 화합물을 출발물질로 하여, 이들 화합물의 축합 반응에 따라 생성된다.
먼저, 상기 제1 화합물에 관하여 설명한다.
상기 제1 화합물은 치환 또는 비치환된 C12 내지 C80 융합 고리기(fused cyclic group) 내에 2개의 카보닐기가 포함된 구조를 가진다.
여기서, 상기 융합 고리기란 (ⅰ) 2 이상의 벤젠 고리가 융합되어 형성된 고리기, (ⅱ) 2 이상의 C5 내지 C8 지방족 고리기가 융합되어 형성된 고리기, 또는 (ⅲ) 하나 또는 2 이상의 벤젠 고리, 및 하나 또는 2 이상의 C5 내지 C8 지방족 고리기가 융합되어 형성된 고리기를 의미한다. 예를 들어 상기 융합 고리기는 그 구조 내에 적어도 2개 이상의 치환 또는 비치환된 벤젠 고리를 포함하는 것일 수 있다. 상기 융합 고리기는 예컨대 나프탈렌, 안트라센, 페난쓰렌, 파이렌, 퍼릴렌, 벤조퍼릴렌 및 코로넨 등일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
또 다른 예를 들어, 상기 융합 고리기는 하기 그룹 4의 화학식으로 표현되는 기를 포함하는 기일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
[그룹 4]
Figure pat00013
상기 융합 고리기를 포함하는 다이카보닐 구조의 제1 화합물은 예를 들어 하기 그룹 1에 나열된 화합물들 중 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[그룹 1]
Figure pat00014
상기 그룹 1에서,
Za 및 Zb는 각각 독립적으로 C=O, 산소(O), 황(S), CRxRy, NRz, 또는 이들의 조합이고, 여기서 Rx 내지 Rz는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 또는 이들의 조합이고,
Zc 및 Zd는 각각 독립적으로 질소(N), CRw 또는 이들의 조합이며, 여기서 상기 Rw는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이다.
상기 그룹 1에서, 상기 Za 및 Zb는 예컨대 각각 NH일 수 있고, 상기 Zc 및 Zd는 예컨대 CH 또는 N일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상술한 바와 같이, 상기 제1 화합물은 방향족 고리기를 포함하는 제2 화합물과 축합반응하여 목적의 신규한 화합물을 생성한다.
이하 제2 화합물을 설명한다.
상기 제2 화합물은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C80 방향족 고리기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C80 헤테로 방향족 고리기, 또는 이들의 조합으로, 이들 고리기의 탄소수는 상기 범위 내라면 제한되지 않는다. 상기 헤테로 방향족 고리기에 포함되는 헤테로 원자는 예컨대 N, O, S 및 P일 수 있으며, 상기 헤테로 방향족 고리기는 N, O, S 및 P 중에서 선택된 하나 이상을 예컨대 1 내지 3개 함유할 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 화합물은 하기 그룹 2에서 선택되는 치환 또는 비치환된 어느 하나의 화합물일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[그룹 2]
Figure pat00015
상기 그룹 2에서,
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 Z20 및 Z23 내지 Z25는 각각 독립적으로 C=O, 산소(O), 황(S), CRbRc, NRd, 또는 이들의 조합이고, 여기서 Rb 내지 Rd는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 또는 이들의 조합이고,
Z21 및 Z22는 각각 독립적으로 질소(N), CRe 또는 이들의 조합이며, 여기서 상기 Re는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이다.
예를 들어, 상기 제2 화합물은 예컨대 치환 또는 비치환된 다환 방향족 고리기일 수 일 수 있고, 예컨대 치환 또는 비치환된 나프탈렌, 치환 또는 비치환된 안트레센, 치환 또는 비치환된 피렌, 치환 또는 비치환된 퍼릴렌, 치환 또는 비치환된 벤조퍼릴렌, 치환 또는 비치환된 코로넨, 치환 또는 비치환된 트리페닐렌, 치환 또는 비치환된 페난트렌, 치환 또는 비치환된 코라뉼렌(Corannulene), 및 치환 또는 비치환된 크리센(Chrysene)에서 선택된 어느 하나일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 제2 화합물은 예컨대 히드록시기에 의해 치환될 수 있는데 이 때 치환 위치 및 개수는 한정되지 않는다.
상기 화합물은 분자 내에 2개의 카보닐기를 포함하는 융합 고리기를 포함하는 제1 화합물, 그리고 방향족 고리기 또는 헤테로 방향족 고리기를 포함하는 제2 화합물을 축합반응시켜 얻어짐에 따라, 예컨대 메틸렌기와 같은 연결기 없이도 화합물 합성이 가능하다. 따라서, 생성되는 화합물은 링 파리미터(ring parameter)와 카본 함량이 동시에 커지지만, 화합물 합성시 환형의 카보닐기가 히드록시기로 변환됨으로써 서로 상충된 특성인 내식각성 및 용해도를 동시에 확보할 수 있다.
다른 구현예에 따르면 하기 화학식 2로 표현되는 부분을 포함하는 화합물을 제공한다.
[화학식 2]
Figure pat00016
상기 화학식 2에서,
Y는 치환 또는 비치환된 C12 내지 C80 융합 고리기(fused cyclic group)이고,
*는 연결 지점이다.
예를 들어, 상기 화학식 2로 표현되는 부분은 하기 그룹 3에 나열된 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[그룹 3]
Figure pat00017
상기 그룹 3에서,
Za 및 Zb는 각각 독립적으로 C=O, 산소(O), 황(S), CRxRy, NRz, 또는 이들의 조합이고, 여기서 Rx 내지 Rz는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 또는 이들의 조합이고,
Zc 및 Zd는 각각 독립적으로 질소(N), CRw 또는 이들의 조합이며, 여기서 상기 Rw는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이고,
*는 연결지점이다.
상기 화학식 2로 표현되는 부분을 포함하는 화합물은 융합 고리기를 코어로 하고 양 측에 각각 2개의 히드록시기가 치환된 구조를 가지는 다이하이드록시 화합물이다.
상기 화학식 2에서 Y 는 예컨대 2개의 벤젠고리를 포함할 수 있다.
상기 다이하드록시 화합물은 예컨대 다이카보닐 화합물과 “‡향족 고리기 화합물이 축합반응하여 생성될 수 있다. 여기서, 상기 다이카보닐 화합물은 상술한 상기 화학식 1로 표현되는 제1 화합물일 수 있고, 상기 방향족 고리기는 상술한 치환 또는 비치환된 C6 내지 C80 방향족 고리기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C80 헤테로 방향족 고리기, 또는 이들의 조합인 제2 화합물일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 다이하이드록시 화합물은 내식각성과 용해성이 우수하며, 히드록시기가 최종 구조에 존재함에 따라 실리콘 웨이퍼(예컨대, SiO 웨이퍼)에 대한 결합력이 향상될 수 있다.
상기 제1 화합물 및 상기 제2 화합물의 축합반응에 따라 얻어지는 상술한 신규 화합물, 그리고 상기 화학식 2로 표현되는 부분을 포함하는 상술한 신규 화합물은 구체적으로 하기 화학식 2a 내지 2f 중 어느 하나로 표현되는 구조단위를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[화학식 2a]
Figure pat00018
[화학식 2b]
Figure pat00019
[화학식 2c]
Figure pat00020
[화학식 2d]
Figure pat00021
[화학식 2e]
Figure pat00022
[화학식 2f]
Figure pat00023
상기 화학식 2a 내지 2f에서,
Ar은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C80 방향족 고리기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C80 헤테로 방향족 고리기, 또는 이들의 조합이고,
n은 1 내지 200의 정수이고,
*은 연결지점이다.
예를 들어, 상기 화학식 2a 내지 2f에서 상기 Ar은 하기 그룹 2에서 선택되는 어느 하나, 또는 하기 그룹 2에서 선택되는 어느 하나가 1 이상의 히드록시기에 의해 치환된 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
[그룹 2]
Figure pat00024
상기 그룹 2에서,
Z1및 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 Z20 및 Z23 내지 Z25는 각각 독립적으로 C=O, 산소(O), 황(S), CRbRc, NRd, 또는 이들의 조합이고, 여기서 Rb 내지 Rd는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 또는 이들의 조합이고,
Z21 및 Z22는 각각 독립적으로 질소(N), CRe 또는 이들의 조합이며, 여기서 상기 Re는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이다.
상술한 상기 제1 화합물 및 상기 제2 화합물의 축합반응에 따라 얻어지는 신규 화합물, 그리고 상술한 상기 화학식 2로 표현되는 부분을 포함하는 신규 화합물은 예컨대 약 500 내지 1,000의 분자량을 가지는 모노머이거나, 또는 예컨대 약 500 내지 20,000의 중량평균분자량을 가지는 중합체일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또 다른 구현예에 따르면, 상술한 상기 제1 화합물 및 상기 제2 화합물의 축합반응에 따라 얻어지는 신규 화합물, 또는 상술한 상기 화학식 2로 표현되는 부분을 포함하는 신규 화합물, 그리고 용매를 포함하는 유기막 조성물을 제공한다.
상기 화합물을 유기막 재료로서 사용할 경우, 베이크 공정 중 핀-홀 및 보이드의 형성이나 두께 산포의 열화없이 균일한 박막을 형성할 수 있을 뿐만 아니라 하부 기판 (혹은 막)에 단차가 존재하는 경우 혹은 패턴을 형성하는 경우 우수한 갭-필 및 평탄화 특성을 제공할 수 있다.
아울러, 상기 화합물은 고탄소 사슬에 부착된 히드록시기가 실리콘 웨이퍼에의 접합력이 우수하므로, 내식각성뿐만 아니라 코팅성이 우수한 막을 형성할 수 있다.
상기 용매는 상기 화합물에 대한 충분한 용해성 또는 분산성을 가지는 것이면 특별히 한정되지 않으나, 예컨대 프로필렌글리콜, 프로필렌글리콜 디아세테이트, 메톡시 프로판디올, 디에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜 부틸에테르, 트리(에틸렌글리콜)모노메틸에테르, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트, 사이클로헥사논, 에틸락테이트, 감마-부티로락톤, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, 메틸피롤리돈, 메틸피롤리디논, 아세틸아세톤 및 에틸 3-에톡시프로피오네이트에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 화합물은 상기 유기막 조성물의 총 함량에 대하여 약 0.1 내지 50 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위로 화합물이 포함됨으로써 유기막의 두께, 표면 거칠기 및 평탄화 정도를 조절할 수 있다.
상기 유기막 조성물은 추가적으로 계면활성제, 가교제, 열산 발생제, 가소제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 계면활성제는 예컨대 알킬벤젠설폰산 염, 알킬피리디늄 염, 폴리에틸렌글리콜, 제4 암모늄 염 등을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 가교제는 예컨대 멜라민계, 치환요소계, 또는 이들 폴리머계 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 적어도 2개의 가교형성 치환기를 갖는 가교제로, 예를 들면, 메톡시메틸화 글리코루릴, 부톡시메틸화 글리코루릴, 메톡시메틸화 멜라민, 부톡시메틸화 멜라민, 메톡시메틸화 벤조구아나민, 부톡시메틸화 벤조구아나민, 메톡시메틸화요소, 부톡시메틸화요소, 메톡시메틸화 티오요소, 또는 메톡시메틸화 티오요소 등의 화합물을 사용할 수 있다.
상기 열산발생제는 예컨대 p-톨루엔술폰산, 트리플루오로메탄술폰산, 피리디늄p-톨루엔술폰산, 살리실산, 술포살리실산, 구연산, 안식향산, 하이드록시안식향산, 나프탈렌카르본산 등의 산성 화합물 또는/및 2,4,4,6-테트라브로모시클로헥사디에논, 벤조인토실레이트, 2-니트로벤질토실레이트, 그 밖에 유기술폰산알킬에스테르 등을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 첨가제는 상기 유기막 조성물 100 중량부에 대하여 약 0.001 내지 40 중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함함으로써 유기막 조성물의 광학적 특성을 변경시키지 않으면서 용해도를 향상시킬 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상술한 유기막 조성물을 사용하여 제조된 유기막을 제공한다. 상기 유기막은 상술한 유기막 조성물을 예컨대 기판 위에 코팅한 후 열처리 과정을 통해 경화된 형태일 수 있으며, 예컨대 하드마스크 층, 평탄화 막, 희생막, 충진제, 등 전자 디바이스에 사용되는 유기 박막을 포함할 수 있다.
이하 상술한 유기막 조성물을 사용하여 패턴을 형성하는 방법에 대하여 설명한다.
일 구현예에 따른 패턴 형성 방법은 기판 위에 재료 층을 제공하는 단계, 상기 재료 층 위에 상술한 화합물 및 용매를 포함하는 유기막 조성물을 적용하는 단계, 상기 유기막 조성물을 열처리하여 하드마스크 층을 형성하는 단계, 상기 하드마스크 층 위에 실리콘 함유 박막층을 형성하는 단계, 상기 실리콘 함유 박막층　위에 포토레지스트 층을 형성하는 단계, 상기 포토레지스트 층을 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 실리콘 함유 박막층 및 상기 하드마스크 층을 선택적으로 제거하고 상기 재료 층의 일부를 노출하는 단계,　그리고 상기 재료 층의 노출된 부분을　식각하는 단계를 포함한다.
상기 기판은 예컨대 실리콘웨이퍼, 유리 기판 또는 고분자 기판일 수 있다.
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.
상기 유기막 조성물은 전술한 바와 같으며, 용액 형태로 제조되어 스핀-온　코팅방법으로 도포될 수 있다. 이 때 상기 유기막 조성물의 도포 두께는 특별히 한정되지 않으나, 예컨대 약 50 내지 10,000Å 두께로 도포될 수 있다.
상기 유기막 조성물을 열처리하는 단계는 예컨대 약 100 내지 500℃에서 약 10초　내지 1시간　동안 수행할 수 있다.
상기 실리콘 함유 박막층은 예컨대 SiCN, SiOC, SiON, SiOCN, SiC, SiO 및/또는 SiN 등의 물질로 형성할 수 있다.
또한 상기 포토레지스트 층을 형성하는 단계 전에 상기 실리콘 함유 박막층 상부에　바닥 반사방지 층(bottom anti-reflective coating, BARC)을 더 형성할 수도 있다.
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.
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.
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.
이하 실시예를 통하여 상술한 본 발명의 구현예를 보다 상세하게 설명한다. 다만 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
합성예
Figure pat00025

합성예 1
플라스크에 상기 화합물 A (제1 화합물) 28.2g (0.1몰), 1-나프톨 (제2 화합물) 14.4g (0.1몰), sulfuric acid 5g, 3-Mercaptopropionic acid 5.3g 및 Toluene 160g 투입한 후 100℃에서 교반하였다. 1시간 간격으로 상기 중합 반응물로부터 시료를 취하여, 그 시료의 중량평균 분자량이 2500 내지 3500 일 때 반응을 완료하였다. 반응이 완결되면 Ethyl acetate 와 정제수를 넣어 유기층을 추출해 낸 후 유기층 용매를 감압하여 농축시키고 그 후 메탄올을 첨가하여 침전을 생성시켰다. 이를 여과하여 하기 화학식 A로 표현되는 화합물을 얻었다 (중량평균분자량(Mw)=3,300).
[화학식 A]
Figure pat00026

합성예 2
플라스크에 화합물 A (제1 화합물) 28.2g (0.1몰), hydroxy pyrene (제2 화합물) 21.8g (0.1몰), sulfuric acid 5g, 3-Mercaptopropionic acid 5.3g, 및 Toluene 160g을 투입한 후 100℃ 교반하였다. 1시간 간격으로 상기 중합 반응물로부터 시료를 취하여, 그 시료의 중량평균 분자량이 2500 내지 3500 때 반응을 완료하였다. 반응이 완결되면 Ethyl acetate 와 정제수를 넣어 유기층을 추출해 낸 후 유기층 용매를 감압하여 농축시키고 그 후 메탄올을 첨가하여 침전을 생성시켰다. 이를 여과하여 하기 화학식 B로 표현되는 화합물을 얻었다(중량평균분자량(Mw)=3,300).
[화학식 B]
Figure pat00027

합성예 3
플라스크에 화합물 B (제1 화합물) 33.2g (0.1몰), 1-나프톨 (제2 화합물) 14.4g (0.1몰), sulfuric acid 5g, 3-Mercaptopropionic acid 5.3g, 및 Toluene 160g 투입 후 100℃에서 교반하였다. 1시간 간격으로 상기 중합 반응물로부터 시료를 취하여, 그 시료의 중량평균분자량이 2500 내지 3500 때 반응을 완료하였다. 반응이 완결되면 Ethyl acetate 와 정제수를 넣어 유기층을 추출해 낸 후 유기층 용매를 감압하여 농축시키고 그 후 메탄올을 첨가하여 침전을 생성시켰다. 이를 여과하여 하기 화학식 C로 표현되는 화합물을 얻었다(중량평균분자량(Mw)=3,300).
[화학식 C]
Figure pat00028

합성예 4
플라스크에 화합물 B(제1 화합물) 33.2g (0.1몰), hydroxy pyrene(제2 화합물) 21.8g (0.1몰), sulfuric acid 5g, 3-Mercaptopropionic acid 5.3g, Toluene 160g 투입 후 100℃ 교반하였다. 1시간 간격으로 상기 중합반응물로부터 시료를 취하여, 그 시료의 중량평균 분자량이 2500 내지 3500 때 반응을 완료하였다. 반응이 완결되면 Ethyl acetate 와 정제수를 넣어 유기층을 추출해 낸 후 유기층 용매를 감압하여 농축시키고 그 후 메탄올을 첨가하여 침전을 생성시켰다. 이를 여과하여 하기 화학식 D로 표현되는 화합물을 얻었다(중량평균분자량(Mw)=3,300).
[화학식 D]
Figure pat00029

합성예 5
플라스크에 화합물 C(제1 화합물) 45.6g (0.1몰), 1-나프톨(제2 화합물) 14.4g (0.1몰), sulfuric acid 7g, 3-Mercaptopropionic acid 7.4g, 및 Dioxane 180g 투입 후 100℃ 교반하였다. 1시간 간격으로 상기 중합반응물로부터 시료를 취하여, 그 시료의 중량평균 분자량이 2500 내지 3500 때 반응을 완료하였다. 반응이 완결되면 Ethyl acetate 와 정제수를 넣어 유기층을 추출해 낸 후 유기층 용매를 감압하여 농축시키고 그 후 메탄올을 첨가하여 침전을 생성시켰다. 이를 여과하여 하기 화학식 E로 표현되는 화합물을 얻었다(중량평균분자량(Mw)=3,300).
[화학식 E]
Figure pat00030

합성예 6
플라스크에 화합물 C(제1 화합물) 45.6g (0.1몰), hydroxy pyrene (제2 화합물) 21.8g (0.1몰), sulfuric acid 7g, 3-Mercaptopropionic acid 7.4g, 및 Dioxane 180g 투입 후 100℃ 교반하였다. 1시간 간격으로 상기 중합반응물로부터 시료를 취하여, 그 시료의 중량평균 분자량이 2500 내지 3500 때 반응을 완료하였다. 반응이 완결되면 Ethyl acetate 와 정제수를 넣어 유기층을 추출해 낸 후 유기층 용매를 감압하여 농축시키고 그 후 메탄올을 첨가하여 침전을 생성시켰다. 이를 여과하여 하기 화학식 F로 표현되는 화합물을 얻었다(중량평균분자량(Mw)=3,300).
[화학식 F]
Figure pat00031

비교합성예 1
온도계, 콘덴서 및 기계교반기를 구비한 500ml 플라스크에 9,9-bis(4-methoxyphenyl)-9H-fluorene (21.6 g, 0.057 mol), 1,4-비스(메톡시메틸)벤젠 9.6g (0.057mol)을 순차적으로 넣고 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) 51 g에 녹인 후, 디에틸 설파이트 0.15g (0.001 mol)을 투입한 후, 90 내지 120?에서 5 내지 10 시간 정도 교반하였다. 1시간 간격으로 상기 중합반응물로부터 시료를 취하여, 그 시료의 중량평균 분자량이 1,800 내지 2,300 때 반응을 완료하였다.
중합반응이 완료 된 후 상온으로 냉각한 후, 반응물을 증류수 40g 및 메탄올 400g에 투입하여 강하게 교반 후 정치시켰다. 상등액을 제거하고 침전물을 플로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) 80 g에 녹인 후 메탈올 40 g, 물 40g 을 이용하여 강하게 교반 후 정치시켰다(1차). 이때 얻어지는 상등액을 다시 제거하고 침전물을 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) 40 g에 녹였다. 상기 1차 및 2차 공정을 1회 정제공정이라 하고, 이 정제 공정을 총 3회 실시하였다. 정제가 끝난 중합체를 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) 80 g에 녹인 후, 감압 하에 용액에 남아있는 메탄올 및 증류수를 제거하여 하기 화학식 G로 표현되는 중합체(Mw: 2500)를 얻었다.
[화학식 G]
Figure pat00032

비교합성예 2
4-methoxypyrene (23.2 g, 0.1 mol), 1,4-bis(methoxymethyl)benzene (33.2g, 0.2 mol), 1-methoxynaphthalene (15.8g, 0.1 mol),프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) 72.2g, diethylsulfate 0.62g (4 mmol)을 가지고 비교합성예 1과 동일한 방법을 이용하여 하기 화학식 H으로 표현되는 중합체(Mw: 2500)를 얻었다.
[화학식 H]
Figure pat00033

하드마스크 조성물의 제조
실시예 1
합성예 1에서 얻어진 화합물 1.5 g을 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트　(propylene glycol monomethyl ether acetate, PGMEA)와 사이클로헥사논(cyclohexanone)(7:3　(v/v))의 혼합 용매 10 g에 녹인 후 여과하여 하드마스크 조성물을 제조하였다.
실시예 2 내지 6
합성예 1에서 얻은 화합물 대신 합성예 2 내지 6에서 얻은 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 하드마스크 조성물을 제조하였다.
비교예 1 및 2
합성예 1에서 얻은 화합물 대신 비교합성예 1 및 2에서 얻은 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 하드마스크 조성물을 제조하였다.
평가 1: 내식각성 평가
실리콘 웨이퍼 위에 실시예 1 내지 6, 비교예 1 및 2에 따른 화합물을 포함하는 하드마스크 조성물을 스핀-온 코팅 방법으로 도포한 후, 핫플레이트 위에서 400℃로 90초간 열처리하여 두께 4,000 Å의 박막을 형성하였다.
형성된 박막에 CFx 및 N2/O2 혼합 가스를 사용하여 각각 100초 및 60초 동안 건식 식각을 실시하고 남은 잔막의 두께를 측정하였다. 박막의 내식각성을 계산식 1에서와 같이 벌크 에치율(bulk etch rate, BER)로부터 비교하였다.
그 결과는 표 1과 같다.
[계산식 1]
Bulk etch rate (BER) = (초기 박막 두께 - 식각 후 박막 두께)/식각 시간(초)
CFx N2/O2
실시예 1 23.4 23.1
실시예 2 24.19 25.1
실시예 3 25.9 26.2
실시예 4 23.5 24.2
실시예 5 24.5 25.5
실시예 6 23.7 25.8
비교예1 30.1 28.5
비교예2 29.5 27.8
표 1을 참고하면, 실시예 1 내지 6에 따른 하드마스크 조성물로부터 형성된 박막은 비교예 1 및 2에 따른 하드마스크 조성물로부터 형성된 박막과 비교하여 식각율이 낮은 것을 알 수 있다.
이로부터 실시예 1 내지 6에 따른 하드마스크 조성물은 비교예 1 및 2와 비교하여 박막의 내식각성이 높은 것을 알 수 있다.
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.

Claims (21)

  1. 하기 화학식 1로 표현되는 제1 화합물, 그리고
    치환 또는 비치환된 C6 내지 C80 방향족 고리기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C80 헤테로 방향족 고리기, 또는 이들의 조합인 제2 화합물이
    축합반응하여 생성되는 화합물:
    [화학식 1]
    Figure pat00034

    상기 화학식 1에서,
    X는 치환 또는 비치환된 C12 내지 C80 융합 고리기(fused cyclic group)이다.
  2. 제1항에서,
    상기 제1 화합물은 하기 그룹 1에서 선택되는 어느 하나인 것인 화합물:
    [그룹 1]
    Figure pat00035

    상기 그룹 1에서,
    Za 및 Zb는 각각 독립적으로 C=O, 산소(O), 황(S), CRxRy, NRz, 또는 이들의 조합이고, 여기서 Rx 내지 Rz는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 또는 이들의 조합이고,
    Zc 및 Zd는 각각 독립적으로 질소(N), CRw 또는 이들의 조합이며, 여기서 상기 Rw는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이다.
  3. 제1항에서,
    상기 제2 화합물은 하기 그룹 2에서 선택되는 어느 하나, 또는 하기 그룹 2에서 선택되는 어느 하나가 1 이상의 히드록시기에 의해 치환된 것인 화합물:
    [그룹 2]
    Figure pat00036

    상기 그룹 2에서,
    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 Z20 및 Z23 내지 Z25는 각각 독립적으로 C=O, 산소(O), 황(S), CRbRc, NRd, 또는 이들의 조합이고, 여기서 Rb 내지 Rd는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 또는 이들의 조합이고,
    Z21 및 Z22는 각각 독립적으로 질소(N), CRe 또는 이들의 조합이며, 여기서 상기 Re는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이다.
  4. 하기 화학식 2로 표현되는 부분을 포함하는 화합물:
    [화학식 2]
    Figure pat00037

    상기 화학식 2에서,
    Y는 치환 또는 비치환된 C12 내지 C80 융합 고리기(fused cyclic group)이고,
    *는 연결 지점이다.
  5. 제4항에서,
    상기 화학식 2로 표현되는 부분은 하기 그룹 3에서 선택되는 어느 하나인 화합물:
    [그룹 3]
    Figure pat00038

    상기 그룹 3에서,
    Za 및 Zb는 각각 독립적으로 C=O, 산소(O), 황(S), CRxRy, NRz, 또는 이들의 조합이고, 여기서 Rx 내지 Rz는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 또는 이들의 조합이고,
    Zc 및 Zd는 각각 독립적으로 질소(N), CRw 또는 이들의 조합이며, 여기서 상기 Rw는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이고,
    *는 연결지점이다.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에서,
    상기 화합물은 하기 화학식 2a 내지 2f 중 어느 하나로 표현되는 구조단위를 포함하는 화합물:
    [화학식 2a]
    Figure pat00039

    [화학식 2b]
    Figure pat00040

    [화학식 2c]
    Figure pat00041

    [화학식 2d]
    Figure pat00042

    [화학식 2e]
    Figure pat00043

    [화학식 2f]
    Figure pat00044

    상기 화학식 2a 내지 2f에서,
    Ar은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C80 방향족 고리기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C80 헤테로 방향족 고리기, 또는 이들의 조합이고,
    n은 1 내지 200의 정수이고,
    *은 연결지점이다.
    단, n=1인 경우 *은 수소이다.
  7. 제6항에서,
    상기 화학식 2a 내지 2f에서, 상기 Ar은 하기 그룹 2에서 선택되는 어느 하나, 또는 하기 그룹 2에서 선택되는 어느 하나가 1 이상의 히드록시기에 의해 치환된 것인 화합물:
    [그룹 2]
    Figure pat00045

    상기 그룹 2에서,
    Z1및 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 Z20 및 Z23 내지 Z25는 각각 독립적으로 C=O, 산소(O), 황(S), CRbRc, NRd, 또는 이들의 조합이고, 여기서 Rb 내지 Rd는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 또는 이들의 조합이고,
    Z21 및 Z22는 질소(N), CRe 또는 이들의 조합이며, 여기서 상기 Re는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이다.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에서,
    상기 화합물은 중량평균분자량이 500 내지 20,000인 중합체인 화합물.
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에서,
    상기 화합물은 분자량이 500 내지 1,000인 모노머인 화합물.
  10. 하기 화학식 1로 표현되는 제1 화합물, 그리고 치환 또는 비치환된 C6 내지 C80 방향족 고리기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C80 헤테로 방향족 고리기, 또는 이들의 조합인 제2 화합물이 축합반응하여 생성되는 화합물; 그리고
    용매
    를 포함하는 유기막 조성물:
    [화학식 1]
    Figure pat00046

    상기 화학식 1에서,
    X는 치환 또는 비치환된 C12 내지 C80 융합 고리기(fused cyclic group)이다.
  11. 제10항에서,
    상기 제1 화합물은 하기 그룹 1에서 선택되는 어느 하나인 것인 유기막 조성물:
    [그룹 1]
    Figure pat00047

    상기 그룹 1에서,
    Za 및 Zb는 각각 독립적으로 C=O, 산소(O), 황(S), CRxRy, NRz, 또는 이들의 조합이고, 여기서 Rx 내지 Rz는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 또는 이들의 조합이고,
    Zc 및 Zd는 각각 독립적으로 질소(N), CRw 또는 이들의 조합이며, 여기서 상기 Rw는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이다.
  12. 제10항에서,
    상기 제2 화합물은 하기 그룹 2에서 선택되는 어느 하나, 또는 하기 그룹 2에서 선택되는 어느 하나가 1 이상의 히드록시기에 의해 치환된 것인 유기막 조성물:
    [그룹 2]
    Figure pat00048

    상기 그룹 2에서,
    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 Z20 및 Z23 내지 Z25는 각각 독립적으로 C=O, 산소(O), 황(S), CRbRc, NRd, 또는 이들의 조합이고, 여기서 Rb 내지 Rd는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 또는 이들의 조합이고,
    Z21 및 Z22는 각각 독립적으로 질소(N), CRe 또는 이들의 조합이며, 여기서 상기 Re는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이다.
  13. 하기 화학식 2로 표현되는 부분을 포함하는 화합물; 그리고
    용매
    를 포함하는 유기막 조성물:
    [화학식 2]
    Figure pat00049

    상기 화학식 2에서,
    Y는 치환 또는 비치환된 C12 내지 C80 융합 고리기(fused cyclic group)이고,
    *는 연결 지점이다.
  14. 제13항에서,
    상기 화학식 2로 표현되는 부분은 하기 그룹 3에서 선택되는 어느 하나인 유기막 조성물:
    [그룹 3]
    Figure pat00050

    상기 그룹 3에서,
    Za 및 Zb는 각각 독립적으로 C=O, 산소(O), 황(S), CRxRy, NRz, 또는 이들의 조합이고, 여기서 Rx 내지 Rz는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 또는 이들의 조합이고,
    Zc 및 Zd는 각각 독립적으로 질소(N), CRw 또는 이들의 조합이며, 여기서 상기 Rw는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이고,
    *는 연결지점이다.
  15. 제10항 내지 제14항 중 어느 한 항에서,
    상기 화합물은 하기 화학식 2a 내지 2f 중 어느 하나로 표현되는 구조단위를 포함하는 유기막 조성물:
    [화학식 2a]
    Figure pat00051

    [화학식 2b]
    Figure pat00052

    [화학식 2c]
    Figure pat00053

    [화학식 2d]
    Figure pat00054

    [화학식 2e]
    Figure pat00055

    [화학식 2f]
    Figure pat00056

    상기 화학식 2a 내지 2f에서,
    Ar은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C80 방향족 고리기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C80 헤테로 방향족 고리기, 또는 이들의 조합이고,
    n은 1 내지 200의 정수이고,
    *은 연결지점이다.
    단, n=1인 경우 *은 수소이다.
  16. 제15항에서,
    상기 화학식 2a 내지 2f에서, 상기 Ar은 하기 그룹 2에서 선택되는 어느 하나, 또는 하기 그룹 2에서 선택되는 어느 하나가 1 이상의 히드록시기에 의해 치환된 것인 유기막 조성물:
    [그룹 2]
    Figure pat00057

    상기 그룹 2에서,
    Z1및 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 Z20 및 Z23 내지 Z25는 각각 독립적으로 C=O, 산소(O), 황(S), CRbRc, NRd, 또는 이들의 조합이고, 여기서 Rb 내지 Rd는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 또는 이들의 조합이고,
    Z21 및 Z22는 각각 독립적으로 질소(N), CRe 또는 이들의 조합이며, 여기서 상기 Re는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이다.
  17. 제10항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 유기막 조성물이 경화되어 형성되는 유기막.
  18. 제17항에서,
    상기 유기막은 하드마스크 층을 포함하는 유기막.
  19. 기판 위에 재료 층을 제공하는 단계,
    상기 재료 층 위에 제10항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 유기막 조성물을 적용하는 단계,
    상기 유기막 조성물을 열처리하여 하드마스크 층을 형성하는 단계,
    상기 하드마스크 층 위에 실리콘 함유 박막층을 형성하는 단계,
    상기 실리콘 함유 박막층　위에 포토레지스트 층을 형성하는 단계,
    상기 포토레지스트 층을 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계
    상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 실리콘 함유 박막층 및 상기 하드마스크 층을 선택적으로 제거하고 상기 재료 층의 일부를 노출하는 단계, 그리고
    상기 재료 층의 노출된 부분을 식각하는 단계
    를 포함하는 패턴 형성 방법.
  20. 제19항에서,
    상기 유기막 조성물을 적용하는 단계는 스핀-온 코팅 방법으로 수행하는 패턴 형성 방법.
  21. 제19항에서,
    상기 포토레지스트 층을 형성하는 단계 전에 바닥 반사 방지 층(BARC)을 형성하는 단계를 더 포함하는 패턴 형성 방법.
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