KR20180016083A - Composition for hard mask - Google Patents

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KR20180016083A KR1020160100007A KR20160100007A KR20180016083A KR 20180016083 A KR20180016083 A KR 20180016083A KR 1020160100007 A KR1020160100007 A KR 1020160100007A KR 20160100007 A KR20160100007 A KR 20160100007A KR 20180016083 A KR20180016083 A KR 20180016083A
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최한영
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Abstract

The present invention relates to a composition for a hard mask, and more specifically, to a composition for a hard mask including a copolymer and a solvent containing a repeating unit represented by a specific chemical formula, thereby forming a resist under-layer film (hard mask) being excellent in heat resistance and coating uniformity.

Description

하드마스크용 조성물{COMPOSITION FOR HARD MASK}COMPOSITION FOR HARD MASK [0001]

본 발명은 하드마스크용 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a composition for a hard mask.

마이크로일렉트로닉스 산업 및 마이크로스코픽 구조물(예를 들어, 마이크로머신, 마그네토레지스트(magnetoresist) 헤드 등) 등의 산업 분야에서, 구조적 형상의 크기를 감소시키고자 하는 요구가 지속되고 있다. 또한, 마이크로일렉트로닉스 산업에서, 마이크로일렉트로닉 디바이스의 크기를 감소시켜, 주어진 칩 크기에 보다 많은 양의 회로를 제공하고자 하는 요구가 존재한다.BACKGROUND OF THE INVENTION In the industrial field, such as the microelectronics industry and micro-scopic structures (e.g., micromachines, magnetoresist heads, etc.), there is a continuing need to reduce the size of structural features. There is also a need in the microelectronics industry to reduce the size of microelectronic devices and to provide a greater amount of circuitry for a given chip size.

형상 크기를 감소시키기 위해서는 효과적인 리쏘그래픽 기법이 필수적이다.Effective lithographic techniques are essential to reduce geometry size.

전형적인 리쏘그래픽 공정은 먼저, 하층 재료에 레지스트를 도포한 후, 방사선에 노광하여 레지스트 층을 형성한다. 이어서, 레지스트 층을 현상액으로 현상하여 패턴화된 레지스트 층을 형성하고, 패턴화된 레지스트 층의 개구부 내에 있는 물질을 에칭시켜, 하층 재료에 패턴을 전사시킨다. 전사가 완료된 후, 감광성 레지스트를 패턴 방식으로 노출시킴으로써 패턴화된 레지스트 층을 형성시키는 과정을 수반한다. 이어서, 이미지는 노출된 레지스트 층을 임의의 물질(전형적으로 수성 알칼리 현상액)과 접촉시킴으로써 현상시킨다. 이어서, 패턴은 패턴화된 레지스트 층의 개구부 내에 있는 그 물질을 에칭시킴으로써 하층 재료에 전사시킨다. 전사가 완료된 후, 잔류하는 레지스트 층은 제거한다.In a typical lithographic process, first, a resist is applied to a lower layer material, and then exposed to radiation to form a resist layer. The resist layer is then developed with a developer to form a patterned resist layer, and the material in the openings of the patterned resist layer is etched to transfer the pattern to the underlying material. After the transfer is completed, a patterned resist layer is exposed by patterning to form a patterned resist layer. The image is then developed by contacting the exposed resist layer with any material (typically an aqueous alkali developer). The pattern is then transferred to the underlying material by etching the material within the openings of the patterned resist layer. After the transfer is completed, the remaining resist layer is removed.

상기 리쏘그래픽 공정 중 대부분은 레지스트 층과 하층 재료 간의 반사성을 최소화시키기 위하여, 반사방지코팅(anti-refractive coating; ARC)을 사용하여 해상도를 증가시킨다. 그러나 패터닝 후 반사방지코팅을 에칭하는 공정에서, 레지스트 층도 많이 소모되어, 후속 에칭 단계 중에 추가의 패터닝이 필요하게 될 수 있다.Most of the lithographic processes use an anti-refractive coating (ARC) to minimize the reflectivity between the resist layer and underlying material. However, in the process of etching the antireflective coating after patterning, a large amount of resist layer may also be consumed, which may require additional patterning during subsequent etching steps.

다시 말하면, 일부 리쏘그래픽 이미지화 공정의 경우, 사용된 레지스트는 하층 재료에 소정의 패턴을 효과적으로 전사시킬 수 있을 정도로 에칭 단계에 대하여 충분한 내성을 갖지 못하는 경우가 있다. 따라서, 레지스트 물질을 극히 얇게 사용하는 초박막 레지스트 층이 필요한 경우, 에칭 처리하고자 하는 기판이 두꺼운 경우, 에칭 깊이가 깊게 요구되는 경우 또는 소정의 하층 재료에 특정한 에칭제(etchant)를 사용하는 것이 필요한 경우 등에서, 레지스트 하층막이 사용되어 왔다.In other words, in some lithographic imaging processes, the resist used may not have sufficient resistance to the etching step to such an extent that it can effectively transfer a predetermined pattern to the underlying material. Therefore, when an ultra-thin resist layer using an extremely thin resist material is required, a substrate to be etched is thick, a deep etching depth is required, or a specific etchant is required for a predetermined lower layer material A resist underlayer film has been used.

레지스트 하층막은 레지스트 층과 패턴화된 레지스트로부터 전사에 의해 패턴화될 수 있는 하층 재료 사이에 중간층 역할을 하며, 그 레지스트 하층막은 패턴화된 레지스트 층으로부터 패턴을 수용하고, 하층 재료로 패턴을 전사시키는 데 필요한 에칭 공정을 견디어 낼 수 있어야 한다.The resist underlayer film serves as an intermediate layer between the resist layer and the underlying layer material that can be patterned by transfer from the patterned resist, the underlayer resist layer containing a pattern from the patterned resist layer and transferring the pattern to the underlying layer material To withstand the etching process necessary to achieve the required etching process.

이러한 하층막을 형성하기 위하여 많은 재료가 연구되었으나, 여전히 개선된 하층막 조성물에 대한 요구가 지속되고 있다.Many materials have been studied to form these undercoat films, but there is still a continuing need for improved undercoat compositions.

종래 하층막을 형성하기 위한 재료들은 기판에 도포하기 어려우므로, 예를 들면 화학적 또는 물리적 증착, 특수 용매, 또는 고온 소성을 이용하나, 이들은 비용이 많이 드는 문제가 있다. 이에, 최근에는 고온 소성을 실시할 필요 없이 스핀-온 도포 기법에 의해 도포될 수 있는 하층막 조성물에 관한 연구가 진행되고 있다.Conventionally, the materials for forming the undercoat layer are difficult to apply to the substrate. For example, chemical or physical vapor deposition, special solvent, or high temperature baking is used, but these are costly. In recent years, studies on a lower layer film composition that can be applied by a spin-on coating technique have been conducted without necessity of high temperature firing.

또한, 상부에 형성되는 레지스트층을 마스크로 하여 선택적으로 용이하게 에칭될 수 있으며, 동시에 특히 하층이 금속 층인 경우 하층막을 마스크로 하여 하층을 패턴화하는데 필요한 에칭 공정에 내성이 있는 하층막 조성물에 관한 연구가 진행되고 있다.It is also possible to selectively etch selectively using the resist layer formed on the upper layer, and at the same time, the lower layer film composition which is resistant to the etching process necessary for patterning the lower layer using the lower layer film as a mask Research is underway.

한국공개특허 제10-2010-0082844호는 레지스트 하층막 형성 조성물에 관한 기술을 개시하고 있다.Korean Patent Laid-Open No. 10-2010-0082844 discloses a technique relating to a resist underlayer film forming composition.

한국공개특허 제10-2010-0082844호Korean Patent Publication No. 10-2010-0082844

본 발명은 내열성 및 코팅 균일성이 우수한 레지스트 하층막(하드마스크)을 형성할 수 있는 하드마스크용 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a hard mask composition capable of forming a resist underlayer film (hard mask) excellent in heat resistance and coating uniformity.

1. 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는 공중합체 및 용매를 포함하는, 하드마스크용 조성물:1. A composition for a hard mask, comprising a copolymer comprising a repeating unit represented by the following formula (1) and a solvent:

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

(식 중에서, Ar1 및 Ar2는 서로 독립적으로 탄소수 6 내지 30인 아렌디일기(Arenediyl)이고, (Wherein Ar 1 and Ar 2 are each independently an arenadiyl group having 6 to 30 carbon atoms,

R은 탄소수 1 내지 6의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 35인 아릴기(Aryl)이고,R is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or an aryl group having 6 to 35 carbon atoms (Aryl)

상기 Ar1, Ar2 및 R은 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 히드록시기, 메톡시기 또는 페닐기로 더 치환될 수 있고,Ar 1 , Ar 2, and R 3 may be independently substituted with an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a hydroxy group, a methoxy group, or a phenyl group,

n은 1 내지 190의 정수임).and n is an integer of 1 to 190).

2. 위 1에 있어서, 상기 화학식 1 중 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 독립적으로 하기 화학식 a-1 내지 하기 화학식 a-7로 표시되는 것으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나이고,2. The compound according to 1 above, wherein Ar 1 and Ar 2 are independently at least one selected from the group consisting of the following formulas a-1 to a-7,

상기 R은 하기 화학식 b-1 내지 하기 화학식 b-7로 표시되는 것으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인, 하드마스크용 조성물:Wherein R is at least one selected from the group consisting of the following formulas (b-1) to (b-7):

[화학식 a-1] [Formula a-1]

Figure pat00002
Figure pat00002

[화학식 a-2] [Formula a-2]

Figure pat00003
Figure pat00003

[화학식 a-3] [Formula a-3]

Figure pat00004
Figure pat00004

[화학식 a-4] [Formula a-4]

Figure pat00005
Figure pat00005

[화학식 a-5] [Formula a-5]

Figure pat00006
Figure pat00006

[화학식 a-6] [Formula a-6]

Figure pat00007
Figure pat00007

[화학식 a-7] [Formula a-7]

Figure pat00008
Figure pat00008

(상기 화학식 a-7에서 Ra는 수소 원자, 탄소수 1 내지 2의 알킬, 탄소수 2 내지 4의 알케닐 또는 알키닐, 또는 탄소수 6 내지 30의 아릴임)(Ra in Formula (a-7) is a hydrogen atom, alkyl having 1 to 2 carbons, alkenyl or alkynyl having 2 to 4 carbons, or aryl having 6 to 30 carbons)

[화학식 b-1] [Formula b-1]

Figure pat00009
Figure pat00009

[화학식 b-2][Formula b-2]

Figure pat00010
Figure pat00010

[화학식 b-3][Formula b-3]

Figure pat00011
Figure pat00011

[화학식 b-4][Formula b-4]

Figure pat00012
Figure pat00012

[화학식 b-5][Formula b-5]

Figure pat00013
Figure pat00013

[화학식 b-6][Formula b-6]

Figure pat00014
Figure pat00014

[화학식 b-7][Formula b-7]

Figure pat00015
Figure pat00015

(상기 화학식 b-7에서 Ra는 수소 원자, 탄소수 1 내지 2의 알킬, 탄소수 2 내지 4의 알케닐 또는 알키닐, 또는 탄소수 6 내지 30의 아릴임).(Ra in Formula (b-7) is a hydrogen atom, alkyl having 1 to 2 carbon atoms, alkenyl or alkynyl having 2 to 4 carbon atoms, or aryl having 6 to 30 carbon atoms).

3. 위 1에 있어서, 상기 공중합체는 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 더 포함하는, 하드마스크용 조성물:3. The hard mask composition according to 1 above, wherein the copolymer further comprises a repeating unit represented by the following formula (2):

[화학식 2](2)

Figure pat00016
Figure pat00016

(식 중에서, Ar3은 탄소수 6 내지 35인 아렌디일기(Arenediyl)이고,(Wherein Ar 3 represents an areediyl group having 6 to 35 carbon atoms,

Ar4는 탄소수 6 내지 35인 아릴기(Aryl)이고, Ar 4 is an aryl group having 6 to 35 carbon atoms (Aryl)

상기 Ar3 및 Ar4는 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 히드록시기, 메톡시기 또는 페닐기로 더 치환될 수 있고,Ar 3 and Ar 4 may be independently substituted with an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a hydroxy group, a methoxy group or a phenyl group,

n은 1 내지 190의 정수임).and n is an integer of 1 to 190).

4. 위 3에 있어서, 상기 화학식 2 중 상기 Ar3은 하기 화학식 a-1 내지 하기 화학식 a-7로 표시되는 것으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나이고,4. The compound of the above-mentioned 3, wherein Ar 3 in Formula 2 is at least one selected from the group consisting of the following Formulas a-1 to a-7,

상기 화학식 2 중 상기 Ar4는 하기 화학식 b-1 내지 하기 화학식 b-7로 표시되는 것으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인, 하드마스크용 조성물:Wherein Ar 4 in Formula 2 is at least one selected from the group consisting of the following Formulas b-1 to b-7:

[화학식 a-1] [Formula a-1]

Figure pat00017
Figure pat00017

[화학식 a-2] [Formula a-2]

Figure pat00018
Figure pat00018

[화학식 a-3] [Formula a-3]

Figure pat00019
Figure pat00019

[화학식 a-4] [Formula a-4]

Figure pat00020
Figure pat00020

[화학식 a-5] [Formula a-5]

Figure pat00021
Figure pat00021

[화학식 a-6] [Formula a-6]

Figure pat00022
Figure pat00022

[화학식 a-7] [Formula a-7]

Figure pat00023
Figure pat00023

(상기 화학식 a-7에서 Ra는 수소 원자, 탄소수 1 내지 2의 알킬, 탄소수 2 내지 4의 알케닐 또는 알키닐, 또는 탄소수 6 내지 30의 아릴임),(Ra in Formula (a-7) is a hydrogen atom, alkyl having 1 to 2 carbon atoms, alkenyl or alkynyl having 2 to 4 carbon atoms, or aryl having 6 to 30 carbon atoms)

[화학식 b-1][Formula b-1]

Figure pat00024
Figure pat00024

[화학식 b-2][Formula b-2]

Figure pat00025
Figure pat00025

[화학식 b-3][Formula b-3]

Figure pat00026
Figure pat00026

[화학식 b-4][Formula b-4]

Figure pat00027
Figure pat00027

[화학식 b-5][Formula b-5]

Figure pat00028
Figure pat00028

[화학식 b-6][Formula b-6]

Figure pat00029
Figure pat00029

[화학식 b-7][Formula b-7]

Figure pat00030
Figure pat00030

(상기 화학식 b-7에서 Ra는 수소 원자, 탄소수 1 내지 2의 알킬, 탄소수 2 내지 4의 알케닐 또는 알키닐, 또는 탄소수 6 내지 30의 아릴임).(Ra in Formula (b-7) is a hydrogen atom, alkyl having 1 to 2 carbon atoms, alkenyl or alkynyl having 2 to 4 carbon atoms, or aryl having 6 to 30 carbon atoms).

5. 위 3에 있어서, 상기 공중합체는, 탄소수 6 내지 35인 아렌 화합물과 하기 화학식 p-1로 표시되는 화합물의 축합반응으로 제조된 pre-공중합체에 하기 화학식 p-2로 표시되는 화합물을 첨가하여 제조된 화합물인, 하드마스크용 조성물:5. The polymer of claim 3, wherein the copolymer is a compound represented by the following formula (p-2) in a pre-copolymer prepared by the condensation reaction of an arene compound having 6 to 35 carbon atoms with a compound represented by the following formula (p- A composition for a hard mask, which is a compound prepared by adding:

[화학식 p-1][Formula p-1]

Figure pat00031
Figure pat00031

[화학식 p-2][Formula p-2]

Figure pat00032
Figure pat00032

(식 중에서, Ar4는 탄소수 6 내지 35인 아릴기이고, (Wherein Ar 4 is an aryl group having 6 to 35 carbon atoms,

Ar2는 탄소수 6 내지 35인 아렌디일기(Arenediyl)이고, Ar 2 is an areenediyl group having 6 to 35 carbon atoms,

R은 탄소수 1 내지 6의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 35인 아릴기(Aryl)이고,R is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or an aryl group having 6 to 35 carbon atoms (Aryl)

상기 아렌 화합물, Ar2, Ar4 및 R은 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 히드록시기, 메톡시기 또는 페닐기로 더 치환될 수 있음).The arene compound, Ar 2 , Ar 4 and R 6 may be further substituted with an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a hydroxy group, a methoxy group or a phenyl group, respectively.

6. 위 1에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 반복단위는 상기 공중합체 내에 5 내지 80몰%로 포함된, 하드마스크용 조성물.6. The hard mask composition according to 1 above, wherein the repeating unit represented by the formula (1) is contained in the copolymer in an amount of 5 to 80 mol%.

7. 위 1에 있어서, 조성물 총 중량 중 상기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는 공중합체 5 내지 15중량%, 상기 용매 85 내지 95중량%로 포함하는, 하드마스크용 조성물.7. The hard mask composition according to 1 above, which comprises 5 to 15% by weight of a copolymer containing the repeating unit represented by the formula (1), and 85 to 95% by weight of the solvent.

8. 위 1에 있어서, 가교제 및 촉매 중 적어도 하나를 더 포함하는, 하드마스크용 조성물.8. The composition for hard mask according to 1 above, further comprising at least one of a crosslinking agent and a catalyst.

본 발명의 하드마스크용 조성물은, 내열성 및 코팅 균일성이 우수한 하드마스크(레지스트 하층막)를 형성할 수 있다. The hard mask composition of the present invention can form a hard mask (resist lower layer film) excellent in heat resistance and coating uniformity.

본 발명의 일 실시형태는 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는 공중합체 및 용매를 포함함으로써, 내열성 및 코팅 균일성이 우수한 레지스트 하층막(하드마스크)을 형성할 수 있는 하드마스크용 조성물에 관한 것이다.An embodiment of the present invention relates to a composition for a hard mask capable of forming a resist underlayer film (hard mask) excellent in heat resistance and coating uniformity by including a copolymer containing a repeating unit represented by the formula (1) and a solvent will be.

이하, 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described. However, this is merely an example and the present invention is not limited thereto.

본 발명에 있어서, 화학식으로 표시되는 화합물 또는 수지의 이성질체가 있는 경우에는, 해당 화학식으로 표시되는 화합물 또는 수지는 그 이성질체까지 포함하는 대표 화학식을 의미한다.In the present invention, when the compound represented by the formula or the isomer of the resin is present, the compound represented by the formula or the resin means a representative formula including the isomer thereof.

<< 하드마스크용For hard mask 조성물> Composition>

본 발명의 하드마스크용 조성물은 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는 공중합체(A) 및 용매(B)를 포함한다.The composition for a hard mask of the present invention comprises a copolymer (A) containing a repeating unit represented by the formula (1) and a solvent (B).

화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는 공중합체(A)The copolymer (A) containing the repeating unit represented by the formula (1)

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure pat00033
Figure pat00033

(식 중에서, Ar1 및 Ar2는 서로 독립적으로 탄소수 6 내지 35인 아렌디일기(Arenediyl)이고, (Wherein Ar 1 and Ar 2 are each independently an areediyl group having 6 to 35 carbon atoms,

R은 탄소수 1 내지 6의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 35인 아릴기(Aryl)이고,R is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or an aryl group having 6 to 35 carbon atoms (Aryl)

상기 Ar1, Ar2 및 R은 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 히드록시기, 메톡시기 또는 페닐기로 더 치환될 수 있고,Ar 1 , Ar 2, and R 3 may be independently substituted with an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a hydroxy group, a methoxy group, or a phenyl group,

n은 1 내지 190의 정수임).and n is an integer of 1 to 190).

본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는 공중합체(A)를 포함함으로써, 본 발명의 하드마스크용 조성물로 형성되는 하드마스크가 우수한 내열성 및 코팅 균일성을 나타내도록 할 수 있다. The present invention includes the copolymer (A) containing the repeating unit represented by the above formula (1), so that the hard mask formed from the composition for a hard mask of the present invention can exhibit excellent heat resistance and coating uniformity.

이러한 측면에서 바람직하게 본 발명의 일 실시예에 따른 화학식 1 중 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 독립적으로 하기 화학식 a-1 내지 하기 화학식 a-7로 표시되는 것으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나일 수 있다:In this respect, Ar 1 and Ar 2 in formula (1) according to an embodiment of the present invention may independently be at least one selected from the group consisting of the following formulas a-1 to a-7 :

[화학식 a-1] [Formula a-1]

Figure pat00034
Figure pat00034

[화학식 a-2] [Formula a-2]

Figure pat00035
Figure pat00035

[화학식 a-3] [Formula a-3]

Figure pat00036
Figure pat00036

[화학식 a-4] [Formula a-4]

Figure pat00037
Figure pat00037

[화학식 a-5] [Formula a-5]

Figure pat00038
Figure pat00038

[화학식 a-6] [Formula a-6]

Figure pat00039
Figure pat00039

[화학식 a-7] [Formula a-7]

Figure pat00040
Figure pat00040

(상기 화학식 a-7에서 Ra는 수소 원자, 탄소수 1 내지 2의 알킬, 탄소수 2 내지 4의 알케닐 또는 알키닐, 또는 탄소수 6 내지 30의 아릴임).(Ra in Formula (a-7) is a hydrogen atom, alkyl having 1 to 2 carbon atoms, alkenyl or alkynyl having 2 to 4 carbon atoms, or aryl having 6 to 30 carbon atoms).

또한, 전술한 효과적 측면에서 바람직하게 본 발명의 일 실시예에 따른 화학식 1 중 상기 R은 하기 화학식 b-1 내지 하기 화학식 b-7로 표시되는 것으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나일 수 있다:In addition, in the above-mentioned effective aspect, preferably R in Formula 1 according to an embodiment of the present invention may be at least one selected from the group consisting of the following Formulas b-1 to b-7:

[화학식 b-1][Formula b-1]

Figure pat00041
Figure pat00041

[화학식 b-2][Formula b-2]

Figure pat00042
Figure pat00042

[화학식 b-3][Formula b-3]

Figure pat00043
Figure pat00043

[화학식 b-4][Formula b-4]

Figure pat00044
Figure pat00044

[화학식 b-5][Formula b-5]

Figure pat00045
Figure pat00045

[화학식 b-6][Formula b-6]

Figure pat00046
Figure pat00046

[화학식 b-7][Formula b-7]

Figure pat00047
Figure pat00047

(상기 화학식 b-7에서 Ra는 수소 원자, 탄소수 1 내지 2의 알킬, 탄소수 2 내지 4의 알케닐 또는 알키닐, 또는 탄소수 6 내지 30의 아릴임).(Ra in Formula (b-7) is a hydrogen atom, alkyl having 1 to 2 carbon atoms, alkenyl or alkynyl having 2 to 4 carbon atoms, or aryl having 6 to 30 carbon atoms).

필요에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 공중합체(A)는 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 더 포함할 수 있다:If necessary, the copolymer (A) according to an embodiment of the present invention may further comprise a repeating unit represented by the following formula (2)

[화학식 2](2)

Figure pat00048
Figure pat00048

(식 중에서, Ar3은 탄소수 6 내지 35인 아렌디일기(Arenediyl)이고,(Wherein Ar 3 represents an areediyl group having 6 to 35 carbon atoms,

Ar4는 탄소수 6 내지 35인 아릴기(Aryl)이고, Ar 4 is an aryl group having 6 to 35 carbon atoms (Aryl)

상기 Ar3 및 Ar4는 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 히드록시기, 메톡시기 또는 페닐기로 더 치환될 수 있고,Ar 3 and Ar 4 may be independently substituted with an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a hydroxy group, a methoxy group or a phenyl group,

n은 1 내지 190의 정수임).and n is an integer of 1 to 190).

형성되는 하드마스크가 우수한 내열성 및 코팅 균일성을 나타내도록 하는 측면에서 바람직하게 상기 화학식 2 중 상기 Ar3은 하기 화학식 a-1 내지 하기 화학식 a-7로 표시되는 것으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나이고, 상기 화학식 2 중 상기 Ar4는 하기 화학식 b-1 내지 하기 화학식 b-7로 표시되는 것으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나일 수 있다:Ar 3 in the formula (2) is at least one selected from the group consisting of the following formulas (a-1) to (a-7) shown below in view of ensuring that the formed hard mask exhibits excellent heat resistance and coating uniformity, Ar 4 in Formula 2 may be at least one selected from the group consisting of the following Formulas b-1 to b-7:

[화학식 a-1] [Formula a-1]

Figure pat00049
Figure pat00049

[화학식 a-2] [Formula a-2]

Figure pat00050
Figure pat00050

[화학식 a-3] [Formula a-3]

Figure pat00051
Figure pat00051

[화학식 a-4] [Formula a-4]

Figure pat00052
Figure pat00052

[화학식 a-5] [Formula a-5]

Figure pat00053
Figure pat00053

[화학식 a-6] [Formula a-6]

Figure pat00054
Figure pat00054

[화학식 a-7] [Formula a-7]

Figure pat00055
Figure pat00055

(상기 화학식 a-7에서 Ra는 수소 원자, 탄소수 1 내지 2의 알킬, 탄소수 2 내지 4의 알케닐 또는 알키닐, 또는 탄소수 6 내지 30의 아릴임),(Ra in Formula (a-7) is a hydrogen atom, alkyl having 1 to 2 carbon atoms, alkenyl or alkynyl having 2 to 4 carbon atoms, or aryl having 6 to 30 carbon atoms)

[화학식 b-1][Formula b-1]

Figure pat00056
Figure pat00056

[화학식 b-2][Formula b-2]

Figure pat00057
Figure pat00057

[화학식 b-3][Formula b-3]

Figure pat00058
Figure pat00058

[화학식 b-4][Formula b-4]

Figure pat00059
Figure pat00059

[화학식 b-5][Formula b-5]

Figure pat00060
Figure pat00060

[화학식 b-6][Formula b-6]

Figure pat00061
Figure pat00061

[화학식 b-7][Formula b-7]

Figure pat00062
Figure pat00062

(상기 화학식 b-7에서 Ra는 수소 원자, 탄소수 1 내지 2의 알킬, 탄소수 2 내지 4의 알케닐 또는 알키닐, 또는 탄소수 6 내지 30의 아릴임).(Ra in Formula (b-7) is a hydrogen atom, alkyl having 1 to 2 carbon atoms, alkenyl or alkynyl having 2 to 4 carbon atoms, or aryl having 6 to 30 carbon atoms).

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는 공중합체(A)는, The copolymer (A) comprising a repeating unit represented by the above formula (1) according to an embodiment of the present invention is a copolymer

탄소수 6 내지 35인 아렌 화합물과 하기 화학식 p-1로 표시되는 화합물의 축합반응으로 제조된 pre-공중합체에 하기 화학식 p-2로 표시되는 화합물을 첨가하여 제조될 수 있다:Can be prepared by adding a compound represented by the following formula (p-2) to a pre-copolymer prepared by the condensation reaction of an arene compound having 6 to 35 carbon atoms with a compound represented by the following formula (p-1)

[화학식 p-1][Formula p-1]

Figure pat00063
Figure pat00063

[화학식 p-2][Formula p-2]

Figure pat00064
Figure pat00064

(식 중에서, Ar4는 탄소수 6 내지 35인 아릴기이고, (Wherein Ar 4 is an aryl group having 6 to 35 carbon atoms,

Ar2는 탄소수 6 내지 35인 아렌디일기(Arenediyl)이고, Ar 2 is an areenediyl group having 6 to 35 carbon atoms,

R은 탄소수 1 내지 6의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 35인 아릴기(Aryl)이고,R is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or an aryl group having 6 to 35 carbon atoms (Aryl)

상기 아렌 화합물, Ar2, Ar4 및 R은 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 히드록시기, 메톡시기 또는 페닐기로 더 치환될 수 있음).The arene compound, Ar 2 , Ar 4 and R 6 may be further substituted with an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a hydroxy group, a methoxy group or a phenyl group, respectively.

본 발명의 일 실시예에 따른 공중합체(A)가 전술한 방법으로 제조되는 경우, 반응성 제어가 가능하여, 공중합체(A)의 분자량 조절 및 물성제어가 용이할 수 있다.When the copolymer (A) according to one embodiment of the present invention is produced by the above-described method, the reactivity can be controlled, and the molecular weight and physical properties of the copolymer (A) can be easily controlled.

또한, 동일한 조건에서 두 반응(pre-공중합체 제조반응 및 화학식 p-2의 첨가반응)이 진행될 수 있으므로 용이하게 제조될 수 있으면서, 제조 비용이 절감될 수 있다.In addition, since two reactions (pre-copolymer preparation reaction and addition reaction of formula (p-2)) can proceed under the same conditions, it can be easily produced, and the production cost can be reduced.

반면에, 상기와 같이 p-1과 p-2를 순차적으로 첨가하지 않고, 동시에 첨가하게 되면, 폴리머의 합성이 진행되면서 동시에 겔화도 같이 진행되어 용제에 대한 용해성이 저하될 수 있다.On the other hand, if p-1 and p-2 are not added sequentially and added at the same time as described above, the polymer may be synthesized, and at the same time, the gelation may progress as well and the solubility in solvents may be lowered.

한편, 상기 아렌 화합물이 전자를 잘 줄 수 있는 작용기로 더 치환된 경우 공중합체(A)의 제조가 용이할 수 있는데, 예를 들어, 바람직하게 전자 주개로서 히드록시기 또는 메톡시기로 더 치환될 수 있고, 보다 바람직하게 히드록시기로 더 치환될 수 있다.On the other hand, when the above arene compound is further substituted with a functional group capable of giving electrons, the copolymer (A) may be easily prepared. For example, it may be further substituted with a hydroxyl group or a methoxy group as an electron donor , More preferably a hydroxy group.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 탄소수 6 내지 35인 아렌 화합물은 예를 들면, 하기 화학식 ar-1 내지 하기 화학식 ar-5 중 어느 하나로 표시되는 화합물일 수 있고:The allyl compound having 6 to 35 carbon atoms according to an embodiment of the present invention may be, for example, a compound represented by any one of the following formulas ar-1 to ar-5:

[화학식 ar-1][Chemical formula ar-1]

Figure pat00065
Figure pat00065

[화학식 ar-2][Chemical formula ar-2]

Figure pat00066
Figure pat00066

[화학식 ar-3][Chemical formula ar-3]

Figure pat00067
Figure pat00067

[화학식 ar-4][Chemical formula ar-4]

Figure pat00068
Figure pat00068

[화학식 ar-5][Chemical formula ar-5]

Figure pat00069
Figure pat00069

(상기 화학식 ar-5에서 Ra는 수소 원자, 탄소수 1 내지 2의 알킬, 탄소수 2 내지 4의 알케닐 또는 알키닐, 또는 탄소수 6 내지 30의 아릴임),Wherein Ra is a hydrogen atom, alkyl having 1 to 2 carbon atoms, alkenyl or alkynyl having 2 to 4 carbon atoms, or aryl having 6 to 30 carbon atoms,

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 화학식 p-1로 표시되는 화합물은 예를 들면, 하기 화학식 p-1-1 내지 화학식 p-1-4 중 어느 하나로 표시되는 화합물일 수 있고:The compound represented by the formula (p-1) according to an embodiment of the present invention may be a compound represented by any one of the following formulas (p-1-1) to (p-1-4)

[화학식 p-1-1][Formula p-1-1]

Figure pat00070
Figure pat00070

[화학식 p-1-2][Formula p-1-2]

Figure pat00071
Figure pat00071

[화학식 p-1-3][Formula p-1-3]

Figure pat00072
Figure pat00072

[화학식 p-1-4][Formula p-1-4]

Figure pat00073
,
Figure pat00073
,

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 화학식 p-2로 표시되는 화합물은 예를 들면, 하기 화학식 p-2-1 내지 화학식 p-2-5 중 어느 하나일 수 있다:For example, the compound represented by the above formula (p-2) according to an embodiment of the present invention may be any one of the following formulas (p-2-1) to (p-2-5)

[화학식 p-2-1][Formula p-2-1]

Figure pat00074
Figure pat00074

[화학식 p-2-2][Formula p-2-2]

Figure pat00075
Figure pat00075

[화학식 p-2-3][Formula p-2-3]

Figure pat00076
Figure pat00076

[화학식 p-2-4][Formula p-2-4]

Figure pat00077
Figure pat00077

[화학식 p-2-5][Formula p-2-5]

Figure pat00078
.
Figure pat00078
.

본 발명의 일 실시예에 따른 화학식 1로 표시되는 반복단위는 공중합체(A) 내에 5 내지 80몰%로 포함될 수 있다. 전술한 범위를 만족하는 경우, 형성되는 하드마스크가 우수한 내열성 및 코팅 균일성을 나타낼 수 있다.The repeating unit represented by the formula (1) according to an embodiment of the present invention may be contained in the copolymer (A) in an amount of 5 to 80 mol%. When the above-mentioned range is satisfied, the hard mask to be formed can exhibit excellent heat resistance and coating uniformity.

본 발명의 일 실시예에 따른 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는 공중합체(A)은 상기 n값에 따른 중량 평균 분자량을 가질 수 있다. 구체적인 예를 들면 공중합체(A)의 중량 평균 분자량은 1000 내지 10000, 바람직하게는 2000 내지 7000일 수 있다.The copolymer (A) containing the repeating unit represented by the formula (1) according to an embodiment of the present invention may have a weight average molecular weight according to the n value. For example, the weight average molecular weight of the copolymer (A) may be 1000 to 10000, preferably 2000 to 7000.

화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는 공중합체(A)의 다분산지수(PDI, Polydispersity index)[중량 평균 분자량(Mw)/수평균분자량(Mn)]는 1.3 내지 6.0인 것이 바람직하고, 1.5 내지 4.0인 것이 보다 바람직하다.The polydispersity index (PDI) (weight average molecular weight (Mw) / number average molecular weight (Mn)) of the copolymer (A) containing the repeating unit represented by the formula (1) is preferably 1.3 to 6.0, more preferably 1.5 To 4.0.

상기 다분산지수[중량 평균 분자량(Mw)/수평균분자량(Mn)]가 상기 범위 내에 포함되어 있으면 전술한 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는 공중합체(A)로 인한 효과가 더욱 우수해지기 때문에 바람직하다.When the polydispersity index (weight average molecular weight (Mw) / number average molecular weight (Mn)) is within the above range, the effect due to the copolymer (A) containing the repeating unit represented by the above formula (1) .

본 발명의 일 실시예에 따른 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는 공중합체(A)의 함량은 본 발명의 목적을 달성할 수 있으면 별다른 제한이 없으나, 예를 들면 조성물 총 중량 중 5 내지 15중량%일 수 있고, 상기 범위를 만족 시 전술한 본 발명의 효과가 유효하게 나타날 수 있다. 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는 공중합체(A)의 함량이 조성물 총 중량 중 5중량% 미만이면, 원하는 코팅두께로 코팅층을 얻기 어려우며, 15중량% 초과이면 액상의 코팅 균일성이 저하될 수 있다.The content of the copolymer (A) containing a repeating unit represented by the general formula (1) according to an embodiment of the present invention is not particularly limited as long as the object of the present invention can be achieved. For example, Weight%, and when the above range is satisfied, the effects of the present invention described above can be effectively exhibited. If the content of the copolymer (A) containing the repeating unit represented by the general formula (1) is less than 5% by weight of the total weight of the composition, it is difficult to obtain a coating layer with a desired coating thickness, and if it exceeds 15% by weight, .

용매(B) Solvent (B)

본 발명의 일 실시예에 따른 용매는 상기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는 공중합체(A)에 대한 충분한 용해성을 갖는 유기 용매라면 특별히 한정되지 않으나, 예를 들면, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트(propylene glycol monomethyl ether acetate; PGMEA), 프로필렌글리콜 모노메틸에테르(propylene glycol monomethyl ether; PGME), 사이클로헥사논, 에틸락테이트, 감마-부티로락톤(γ-butyrolactone; GBL), 아세틸 아세톤(acetyl acetone)등을 들 수 있고, 바람직하게 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트(propylene glycol monomethyl ether acetate; PGMEA)일 수 있다.The solvent according to an embodiment of the present invention is not particularly limited as long as it is an organic solvent having sufficient solubility for the copolymer (A) containing the repeating unit represented by the formula (1), for example, propylene glycol monomethyl ether acetate propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), propylene glycol monomethyl ether (PGME), cyclohexanone, ethyl lactate, gamma-butyrolactone (GBL), acetyl acetone ) And the like, and it may preferably be propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA).

본 발명의 일 실시예에 따른 용매(B)의 함량은 본 발명의 목적을 달성할 수 있으면 별다른 제한이 없으며 본 발명에 따른 조성물에서 화학식 1의 공중합체(A)를 포함하는 반응 성분 및 기타 첨가제를 제외한 잔량으로 포함될 수 있다. 예를 들면 조성물에 화학식 1의 화합물만 사용될 경우, 용매는 조성물 총 중량 중 85 내지 95중량%일 수 있고, 상기 범위를 만족 시 전술한 본 발명의 효과가 유효하게 나타날 수 있다.The content of the solvent (B) according to one embodiment of the present invention is not particularly limited as long as the object of the present invention can be achieved. In the composition according to the present invention, the reaction component comprising the copolymer (A) As shown in FIG. For example, when only the compound of Chemical Formula 1 is used in the composition, the solvent may be 85 to 95% by weight of the total weight of the composition, and the effects of the present invention described above may be effective when the above range is satisfied.

가교제Cross-linking agent 및 촉매 And catalyst

또한, 필요에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 하드마스크용 조성물은 추가적으로 가교제 및 촉매 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.In addition, if necessary, the composition for a hard mask according to an embodiment of the present invention may further include at least one of a crosslinking agent and a catalyst.

상기 가교제는 발생된 산에 의해 촉매 작용된 반응에서 가열에 의하여 중합체의 반복단위를 가교할 수 있는 것으로서, 생성된 산에 의해 촉매작용화될 수 있는 방식으로 공중합체(A)의 히드록시기와 반응될 수 있는 가교제라면 특별히 한정되지 않는다. 이러한 가교제의 대표적인 예로는 멜라민, 아미노 수지, 글리콜루릴 화합물 및 비스에폭시 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다.The crosslinking agent is capable of crosslinking the repeating units of the polymer by heating in a reaction catalyzed by the generated acid and is reacted with the hydroxyl group of the copolymer (A) in such a manner that it can be catalyzed by the produced acid Is not particularly limited. Representative examples of such a crosslinking agent include any one selected from the group consisting of melamine, amino resin, glycoluril compound and bisepoxy compound.

상기 가교제를 더 포함함으로써, 하드마스크용 조성물의 경화특성이 보다 강화될 수 있다.By further including the crosslinking agent, the curing property of the composition for a hard mask can be further enhanced.

상기 가교제의 구체적인 예를 들면, 에테르화된 아미노 수지, 예를 들면 메틸화되거나 부틸화된 멜라민(구체적인 예로는, N-메톡시메틸-멜라민 또는 N-부톡시메틸-멜라민) 및 메틸화되거나 부틸화된 우레아(urea) 수지(구체적인 예로는, Cymel U-65 Resin 또는 UFR 80 Resin), 하기 화학식 L-1로 표시되는 글리콜루릴 유도체(구체적인 예로는, Powderlink 1174), 화학식 L-2로 표시되는 비스(히드록시메틸)-p-크레졸 화합물)등을 예로 들 수 있다. 또한, 하기 화학식 L-3로 표시되는 비스에폭시 계통의 화합물과 하기 화학식 L-4으로 표시되는 멜라민 계통의 화합물도 가교제로 사용할 수 있다.Specific examples of the cross-linking agent include etherified amino resins such as methylated or butylated melamine (specific examples include N-methoxymethyl-melamine or N-butoxymethyl-melamine) and methylated or butylated (A specific example is Cymel U-65 Resin or UFR 80 Resin), a glycoluril derivative represented by the following formula (L-1) (specific examples are Powderlink 1174), a bis Hydroxymethyl) -p-cresol compound) and the like. Further, a bis-epoxy compound represented by the following formula (L-3) and a melamine-based compound represented by the following formula (L-4) may also be used as a crosslinking agent.

[화학식 L-1][Formula L-1]

Figure pat00079
Figure pat00079

[화학식 L-2][Formula L-2]

Figure pat00080
Figure pat00080

[화학식 L-3][Formula L-3]

Figure pat00081
Figure pat00081

[화학식 L-4][Chemical formula L-4]

Figure pat00082
Figure pat00082

상기 촉매로는 산 촉매 또는 염기성 촉매를 사용할 수 있다.As the catalyst, an acid catalyst or a basic catalyst may be used.

상기 산 촉매는 열 활성화된 산 촉매를 사용할 수 있다. 산 촉매의 예로는 p-톨루엔 술폰산모노하이드레이트(p-toluene sulfonic acid monohydrate)과 같은 유기산이 사용될 수 있고, 또한 보관안정성을 도모한 TAG(thermal acid generator)계통의 화합물을 들 수 있다. 열산 발생제는 열 처리시 산을 방출하도록 되어있는 산 생성제 화합물로서, 예를 들어 피리디늄 p-톨루엔 술포네이트(pyridinium p-toluene sulfonate), 2,4,4,6-테트라브로모시클로헥사디엔온, 벤조인토실레이트, 2-니트로벤질토실레이트, 유기술폰산의 알킬에스테르 등을 사용할 수 있다.The acid catalyst may be a thermally activated acid catalyst. Examples of the acid catalyst include an organic acid such as p-toluene sulfonic acid monohydrate, and a TAG (thermal acid generator) based compound which ensures storage stability. Thermal acid generators are acid generator compounds which are intended to release acid upon thermal treatment, for example pyridinium p-toluene sulfonate, 2,4,4,6-tetrabromocyclohexa Dienone, benzoin tosylate, 2-nitrobenzyl tosylate, and alkyl esters of organic sulfonic acids.

상기 염기성 촉매로는 NH4OH 또는 NR'4OH(R'는 알킬기)로 표시되는 암모늄 히드록사이드 중 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다.As the basic catalyst, any one selected from NH 4 OH or ammonium hydroxide represented by NR ' 4 OH (R' is an alkyl group) can be used.

또한, 레지스트 기술 분야에서 공지된 다른 감광성 촉매도 이것이 반사방지 조성물의 다른 성분과 상용성이 있는 한 사용할 수 있다.Other photosensitive catalysts known in the art of resist technology can also be used as long as they are compatible with the other components of the antireflective composition.

상기 가교제를 포함하는 경우, 가교제의 함량은 상기 공중합체(A) 100 중량부에 대하여 0.001 중량부 내지 50 중량부일 수 있고, 바람직하게 0.1 중량부 내지 20 중량부일 수 있으며, 보다 바람직하게는 1 중량부 내지 20 중량부일 수도 있다. 또한, 상기 촉매를 포함하는 경우, 촉매의 함량은 상기 공중합체(A) 100 중량부에 대하여 0.001 중량부 내지 50 중량부일 수 있고, 바람직하게 0.1 중량부 내지 20 중량부일 수 있고, 보다 바람직하게는 1 중량부 내지 20 중량부일 수도 있다.When the cross-linking agent is included, the content of the cross-linking agent may be 0.001 to 50 parts by weight, preferably 0.1 to 20 parts by weight, more preferably 1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the copolymer (A) To 20 parts by weight. When the catalyst is included, the content of the catalyst may be 0.001 to 50 parts by weight, preferably 0.1 to 20 parts by weight, based on 100 parts by weight of the copolymer (A) 1 part by weight to 20 parts by weight.

상기 가교제가 상기 범위에 포함되는 경우, 형성되는 하층막의 광학적 특성은 변화시키지 않으면서, 적절한 가교 특성을 얻을 수 있다.When the crosslinking agent is included in the above range, appropriate crosslinking properties can be obtained without changing the optical properties of the lower layer film to be formed.

또한, 상기 촉매 함량이 상기 범위에 포함되는 경우, 적절한 가교 특성을 얻을 수 있고, 또한 보관안정성에 영향을 미치는 산도를 적절하게 유지할 수 있다.In addition, when the catalyst content falls within the above range, appropriate crosslinking properties can be obtained and the acidity affecting the storage stability can be appropriately maintained.

첨가제additive

필요에 따라, 본 발명의 하드마스크용 조성물은 추가적으로 계면 활성제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 계면활성제로는 알킬벤젠설폰산염, 알킬피리디늄염, 폴리에틸렌글리콜류, 제사암모늄염등을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 이때, 계면활성제의 함량은 상기 공중합체(A) 100 중량부에 대하여 1 중량부 내지 30 중량부일 수 있다. 상기 계면활성제의 함량이 상기 범위에 포함되는 경우, 형성되는 하층막의 광학적 특성이 변경되지 않으면서, 적절한 가교 특성을 얻을 수 있다.If necessary, the composition for a hard mask of the present invention may further comprise additives such as a surfactant. Examples of the surfactant include, but are not limited to, alkylbenzenesulfonates, alkylpyridinium salts, polyethylene glycols, and quaternary ammonium salts. At this time, the content of the surfactant may be 1 part by weight to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the copolymer (A). When the content of the surfactant is within the above range, appropriate crosslinking properties can be obtained without changing the optical properties of the lower layer film to be formed.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description of the present invention are exemplary and explanatory and are intended to be illustrative of the invention and are not intended to limit the scope of the claims. It will be apparent to those skilled in the art that such variations and modifications are within the scope of the appended claims.

실시예Example 및  And 비교예Comparative Example

하기 표 1 및 표 2에 기재된 조성 및 함량(중량%)의 하드마스크용 조성물을 제조하였다.A composition for a hard mask of the composition and the content (% by weight) shown in the following Tables 1 and 2 was prepared.

구분division 화합물(A)The compound (A) 용매(B)Solvent (B) 가교제(C)The crosslinking agent (C) 촉매(D)The catalyst (D) 첨가제(E)Additive (E) 성분ingredient 함량content 성분ingredient 함량content 성분ingredient 함량content 성분ingredient 함량content 성분ingredient 함량content 실시예 1Example 1 A-1A-1 1010 B-1B-1 9090 -- -- -- -- -- -- 실시예 2Example 2 A-1A-1 88 B-1B-1 9292 -- -- -- -- -- -- 실시예 3Example 3 A-1A-1 1414 B-1B-1 8686 -- -- -- -- -- -- 실시예 4Example 4 A-2A-2 1010 B-1B-1 9090 -- -- -- -- -- -- 실시예 5Example 5 A-3A-3 1010 B-1B-1 9090 -- -- -- -- -- -- 실시예 6Example 6 A-4A-4 1010 B-1B-1 9090 -- -- -- -- -- -- 실시예 7Example 7 A-5A-5 1010 B-1B-1 9090 -- -- -- -- -- -- 실시예 8Example 8 A-6A-6 1010 B-1B-1 9090 -- -- -- -- -- -- 실시예 9Example 9 A-1A-1 1010 B-1B-1 8888 C-1C-1 1One D-1D-1 1One -- -- 실시예 10Example 10 A-1A-1 1010 B-1B-1 8989 -- -- -- -- E-1E-1 1One

구분division 중합체(A')The polymer (A ') 용매(B)Solvent (B) 가교제(C)The crosslinking agent (C) 촉매(D)The catalyst (D) 첨가제(E)Additive (E) 성분ingredient 함량content 성분ingredient 함량content 성분ingredient 함량content 성분ingredient 함량content 성분ingredient 함량content 비교예 1Comparative Example 1 A'-1A'-1 1010 B-1B-1 9090 -- -- -- -- -- -- 비교예 2Comparative Example 2 A'-2A'-2 1010 B-1B-1 9090 -- -- -- -- -- -- 비교예 3Comparative Example 3 A'-3A'-3 1010 B-1B-1 9090 -- -- -- -- -- -- 비교예 4Comparative Example 4 A'-1A'-1 1010 B-1B-1 8888 C-1C-1 1One D-1D-1 1One -- -- 비교예 5Comparative Example 5 A'-1A'-1 1010 B-1B-1 8989 -- -- -- -- E-1E-1 1One

A-1 :

Figure pat00083
(1 : 0.7 몰비율)의 축합반응(산촉매: 파라톨루엔술폰산(아릴알코올 화합물 대비 5mol%))으로 생성된 pre-공중합체에
Figure pat00084
(
Figure pat00085
1몰당 0.3몰)를 첨가하여 생성된 공중합체(중량평균분자량: 3800)A-1:
Figure pat00083
(1: 0.7 molar ratio) condensation reaction (acid catalyst: para-toluenesulfonic acid (5 mol% based on the aryl alcohol compound))
Figure pat00084
(
Figure pat00085
0.3 mole per mole) was added to the resulting copolymer (weight average molecular weight: 3800)

A-2 :

Figure pat00086
(1 : 0.7 몰비율)의 축합반응(산촉매: 파라톨루엔술폰산(아릴알코올 화합물 대비 5mol%))으로 생성된 pre-공중합체에
Figure pat00087
(
Figure pat00088
1몰당 0.3몰)을 첨가하여 생성된 공중합체(중량평균분자량: 5500)A-2:
Figure pat00086
(1: 0.7 molar ratio) condensation reaction (acid catalyst: para-toluenesulfonic acid (5 mol% based on the aryl alcohol compound))
Figure pat00087
(
Figure pat00088
0.3 mole per mole) was added to the resulting copolymer (weight average molecular weight: 5500)

A-3 :

Figure pat00089
(1 : 0.7 몰비율)의 축합반응(산촉매: 파라톨루엔술폰산(아릴알코올 화합물 대비 5mol%))으로 생성된 pre-공중합체에
Figure pat00090
(
Figure pat00091
1몰당 0.3몰)을 첨가하여 생성된 공중합체(중량평균분자량: 6200)A-3:
Figure pat00089
(1: 0.7 molar ratio) condensation reaction (acid catalyst: para-toluenesulfonic acid (5 mol% based on the aryl alcohol compound))
Figure pat00090
(
Figure pat00091
0.3 mole per mole) to the resulting copolymer (weight average molecular weight: 6200)

A-4 :

Figure pat00092
(1 : 0.7 몰비율)의 축합반응(산촉매: 파라톨루엔술폰산(아릴알코올 화합물 대비 5mol%))으로 생성된 pre-공중합체에
Figure pat00093
(
Figure pat00094
1몰당 0.3몰)을 첨가하여 생성된 공중합체(중량평균분자량: 5800)A-4:
Figure pat00092
(1: 0.7 molar ratio) condensation reaction (acid catalyst: para-toluenesulfonic acid (5 mol% based on the aryl alcohol compound))
Figure pat00093
(
Figure pat00094
0.3 mole per mole) to the resulting copolymer (weight average molecular weight: 5800)

A-5 :

Figure pat00095
(1 : 0.7 몰비율)의 축합반응(산촉매: 파라톨루엔술폰산(아릴알코올 화합물 대비 5mol%))으로 생성된 pre-공중합체에
Figure pat00096
(
Figure pat00097
1몰당 0.3몰)을 첨가하여 생성된 공중합체(중량평균분자량: 7600)A-5:
Figure pat00095
(1: 0.7 molar ratio) condensation reaction (acid catalyst: para-toluenesulfonic acid (5 mol% based on the aryl alcohol compound))
Figure pat00096
(
Figure pat00097
0.3 mole per mole) was added to the resulting copolymer (weight average molecular weight: 7600)

A-6 :

Figure pat00098
(1 : 0.7 몰비율) 의 축합반응(산촉매: 파라톨루엔술폰산(아릴알코올 화합물 대비 5mol%))으로 생성된 pre-공중합체에
Figure pat00099
(
Figure pat00100
1몰당 0.3 몰)을 첨가하여 생성된 공중합체(중량평균분자량: 7600)A-6:
Figure pat00098
(1: 0.7 molar ratio) condensation reaction (acid catalyst: para-toluenesulfonic acid (5 mol% based on the aryl alcohol compound))
Figure pat00099
(
Figure pat00100
0.3 mole per mole) was added to the resulting copolymer (weight average molecular weight: 7600)

A'-1 :

Figure pat00101
(1 : 1 몰비율)의 축합반응(산촉매: 파라톨루엔술폰산(아릴알코올 화합물 대비 5mol%))으로 생성된 공중합체(중량평균분자량: 2900)A'-1:
Figure pat00101
(Weight average molecular weight: 2900) produced by a condensation reaction (acid catalyst: paratoluene sulfonic acid (5 mol% based on the aryl alcohol compound)) of 1:

A'-2 :

Figure pat00102
(1 : 1 몰비율)의 축합반응(산촉매: 파라톨루엔술폰산(아릴알코올 화합물 대비 5mol%))으로 생성된 공중합체(중량평균분자량: 4700)A'-2:
Figure pat00102
(Weight average molecular weight: 4700) produced by a condensation reaction (acid catalyst: paratoluene sulfonic acid (5 mol% based on the aryl alcohol compound)) of 1:

A'-3 :

Figure pat00103
(1 : 1 몰비율)의 축합반응(산촉매: 파라톨루엔술폰산(아릴알코올 화합물 대비 5mol%))으로 생성된 공중합체(중량평균분자량: 5500)A'-3:
Figure pat00103
(Weight average molecular weight: 5500) produced by the condensation reaction (acid catalyst: paratoluene sulfonic acid (5 mol% based on the aryl alcohol compound)

B-1 : 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트(propylene glycol monomethyl ether acetate; PGMEA)B-1: Propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA)

C-1 : N-메톡시메틸-멜라민 수지C-1: N-methoxymethyl-melamine resin

D-1 : p-톨루엔 술폰산-피리딘염D-1: p-toluenesulfonic acid-pyridine salt

E-1 : 트리에틸렌글리콜E-1: Triethylene glycol

실험예Experimental Example

1. 내열성 평가1. Evaluation of heat resistance

조성물을 진공건조하여 용제를 제거하고, 샘플 일부를 취하여, 질소하에서, TGA(thermogravimetric analysis)를 이용하여 800℃까지 승온하면서, 질량손실률을 측정하였다.The composition was vacuum dried to remove the solvent, and a portion of the sample was taken and the mass loss rate was measured while heating to 800 DEG C using TGA (thermogravimetric analysis) under nitrogen.

질량손실률 = {(초기질량 - 800℃에서의 질량)/초기질량} x 100%Mass loss rate = {(initial mass - mass at 800 DEG C) / initial mass} x 100%

<내열성 판정>&Lt; Determination of heat resistance &

◎: 질량손실률 10% 미만◎: mass loss rate less than 10%

○: 질량손실률 10% 이상 내지 15% 미만?: Mass loss rate of 10% or more to less than 15%

△: 질량손실률 15% 이상 내지 25% 미만DELTA: Mass loss rate: 15% or more to less than 25%

×: 질량손실률 25% 이상×: mass loss rate of 25% or more

2. 코팅 균일성2. Coating uniformity

조성물을 건조 후 두께가 5㎛가 되도록 스핀코팅하고, 100℃ 열풍건조기에서 3분간 건조한 뒤, 표면을 육안으로 확인하였다.The composition was spin-coated after drying to a thickness of 5 탆, dried at 100 캜 in a hot-air drier for 3 minutes, and then its surface was visually observed.

<코팅균일성 판정>&Lt; Coating uniformity determination &

○: 코팅표면의 불균일이 육안으로 확인되지 않음.○: Unevenness of coating surface is not visually confirmed.

△: 국부적으로 불균일이 육안으로 확인됨.?: Local irregularity was visually confirmed.

×: 전면에서 불균일이 육안으로 확인됨.×: Unevenness on the front surface was visually confirmed.

구분division 내열성
(800℃ 질량손실률)Heat resistance
(Mass loss rate at 800 ° C) 코팅 균일성Coating uniformity 실시예 1Example 1 ◎◎ ○○ 실시예 2Example 2 ◎◎ ○○ 실시예 3Example 3 ◎◎ ○○ 실시예 4Example 4 ◎◎ ○○ 실시예 5Example 5 ◎◎ ○○ 실시예 6Example 6 ◎◎ ○○ 실시예 7Example 7 ◎◎ ○○ 실시예 8Example 8 ◎◎ ○○ 실시예 9Example 9 ◎◎ ○○ 실시예 10Example 10 ◎◎ ○○ 비교예 1Comparative Example 1 △△ ○○ 비교예 2Comparative Example 2 △△ ○○ 비교예 3Comparative Example 3 △△ ○○ 비교예 4Comparative Example 4 △△ ○○ 비교예 5Comparative Example 5 △△ ○○

표 3을 참고하면, 실시예들은 내열성 및 코팅 균일성이 모두 우수하게 나타나지만, 비교예들은 코팅 균일성은 우수하였지만 내열성 면에서 효과가 현저하게 떨어지는 것을 확인할 수 있었다. As shown in Table 3, although the Examples show excellent heat resistance and coating uniformity, the Comparative Examples show excellent coating uniformity, but their effect on heat resistance is remarkably deteriorated.

Claims (8)

하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는 공중합체 및 용매를 포함하는, 하드마스크용 조성물:
[화학식 1]
Figure pat00104

(식 중에서, Ar1 및 Ar2는 서로 독립적으로 탄소수 6 내지 30인 아렌디일기(Arenediyl)이고,
R은 탄소수 1 내지 6의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 35인 아릴기(Aryl)이고,
상기 Ar1, Ar2 및 R은 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 히드록시기, 메톡시기 또는 페닐기로 더 치환될 수 있고,
n은 1 내지 190의 정수임).
A composition for a hard mask, comprising a copolymer comprising a repeating unit represented by the following formula (1) and a solvent:
[Chemical Formula 1]
Figure pat00104

(Wherein Ar 1 and Ar 2 are each independently an arenadiyl group having 6 to 30 carbon atoms,
R is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or an aryl group having 6 to 35 carbon atoms (Aryl)
Ar 1 , Ar 2, and R 3 may be independently substituted with an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a hydroxy group, a methoxy group, or a phenyl group,
and n is an integer of 1 to 190).
청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1 중 상기 Ar1 및 Ar2는 서로 독립적으로 하기 화학식 a-1 내지 하기 화학식 a-7로 표시되는 것으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나이고,
상기 R은 하기 화학식 b-1 내지 하기 화학식 b-7로 표시되는 것으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인, 하드마스크용 조성물:
[화학식 a-1]
Figure pat00105

[화학식 a-2]
Figure pat00106

[화학식 a-3]
Figure pat00107

[화학식 a-4]
Figure pat00108

[화학식 a-5]
Figure pat00109

[화학식 a-6]
Figure pat00110

[화학식 a-7]
Figure pat00111

(상기 화학식 a-7에서 Ra는 수소 원자, 탄소수 1 내지 2의 알킬, 탄소수 2 내지 4의 알케닐 또는 알키닐, 또는 탄소수 6 내지 30의 아릴임)
[화학식 b-1]
Figure pat00112

[화학식 b-2]
Figure pat00113

[화학식 b-3]
Figure pat00114

[화학식 b-4]
Figure pat00115

[화학식 b-5]
Figure pat00116

[화학식 b-6]
Figure pat00117

[화학식 b-7]
Figure pat00118

(상기 화학식 b-7에서 Ra는 수소 원자, 탄소수 1 내지 2의 알킬, 탄소수 2 내지 4의 알케닐 또는 알키닐, 또는 탄소수 6 내지 30의 아릴임).
[2] The compound according to claim 1, wherein Ar 1 and Ar 2 in Formula 1 are independently at least one selected from the group consisting of the following Formulas a-1 to a-7,
Wherein R is at least one selected from the group consisting of the following formulas (b-1) to (b-7):
[Formula a-1]
Figure pat00105

[Formula a-2]
Figure pat00106

[Formula a-3]
Figure pat00107

[Formula a-4]
Figure pat00108

[Formula a-5]
Figure pat00109

[Formula a-6]
Figure pat00110

[Formula a-7]
Figure pat00111

(Ra in Formula (a-7) is a hydrogen atom, alkyl having 1 to 2 carbons, alkenyl or alkynyl having 2 to 4 carbons, or aryl having 6 to 30 carbons)
[Formula b-1]
Figure pat00112

[Formula b-2]
Figure pat00113

[Formula b-3]
Figure pat00114

[Formula b-4]
Figure pat00115

[Formula b-5]
Figure pat00116

[Formula b-6]
Figure pat00117

[Formula b-7]
Figure pat00118

(Ra in Formula (b-7) is a hydrogen atom, alkyl having 1 to 2 carbon atoms, alkenyl or alkynyl having 2 to 4 carbon atoms, or aryl having 6 to 30 carbon atoms).
청구항 1에 있어서, 상기 공중합체는 하기 화학식 2로 표시되는 반복단위를 더 포함하는, 하드마스크용 조성물:
[화학식 2]
Figure pat00119

(식 중에서, Ar3은 탄소수 6 내지 35인 아렌디일기(Arenediyl)이고,
Ar4는 탄소수 6 내지 35인 아릴기(Aryl)이고,
상기 Ar3 및 Ar4는 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 히드록시기, 메톡시기 또는 페닐기로 더 치환될 수 있고,
n은 1 내지 190의 정수임).
The composition for a hard mask according to claim 1, wherein the copolymer further comprises a repeating unit represented by the following formula (2):
(2)
Figure pat00119

(Wherein Ar 3 represents an areediyl group having 6 to 35 carbon atoms,
Ar 4 is an aryl group having 6 to 35 carbon atoms (Aryl)
Ar 3 and Ar 4 may be independently substituted with an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a hydroxy group, a methoxy group or a phenyl group,
and n is an integer of 1 to 190).
청구항 3에 있어서, 상기 화학식 2 중 상기 Ar3은 하기 화학식 a-1 내지 하기 화학식 a-7로 표시되는 것으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나이고,
상기 화학식 2 중 상기 Ar4는 하기 화학식 b-1 내지 하기 화학식 b-7로 표시되는 것으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인, 하드마스크용 조성물:
[화학식 a-1]
Figure pat00120

[화학식 a-2]
Figure pat00121

[화학식 a-3]
Figure pat00122

[화학식 a-4]
Figure pat00123

[화학식 a-5]
Figure pat00124

[화학식 a-6]
Figure pat00125

[화학식 a-7]
Figure pat00126

(상기 화학식 a-7에서 Ra는 수소 원자, 탄소수 1 내지 2의 알킬, 탄소수 2 내지 4의 알케닐 또는 알키닐, 또는 탄소수 6 내지 30의 아릴임),
[화학식 b-1]
Figure pat00127

[화학식 b-2]
Figure pat00128

[화학식 b-3]
Figure pat00129

[화학식 b-4]
Figure pat00130

[화학식 b-5]
Figure pat00131

[화학식 b-6]
Figure pat00132

[화학식 b-7]
Figure pat00133

(상기 화학식 b-7에서 Ra는 수소 원자, 탄소수 1 내지 2의 알킬, 탄소수 2 내지 4의 알케닐 또는 알키닐, 또는 탄소수 6 내지 30의 아릴임).
The method according to claim 3, wherein the formula (2) wherein Ar 3 is of the formula a-1 through to at least one selected from the group consisting of that of the formula a-7,
Wherein Ar 4 in Formula 2 is at least one selected from the group consisting of the following Formulas b-1 to b-7:
[Formula a-1]
Figure pat00120

[Formula a-2]
Figure pat00121

[Formula a-3]
Figure pat00122

[Formula a-4]
Figure pat00123

[Formula a-5]
Figure pat00124

[Formula a-6]
Figure pat00125

[Formula a-7]
Figure pat00126

(Ra in Formula (a-7) is a hydrogen atom, alkyl having 1 to 2 carbon atoms, alkenyl or alkynyl having 2 to 4 carbon atoms, or aryl having 6 to 30 carbon atoms)
[Formula b-1]
Figure pat00127

[Formula b-2]
Figure pat00128

[Formula b-3]
Figure pat00129

[Formula b-4]
Figure pat00130

[Formula b-5]
Figure pat00131

[Formula b-6]
Figure pat00132

[Formula b-7]
Figure pat00133

(Ra in Formula (b-7) is a hydrogen atom, alkyl having 1 to 2 carbon atoms, alkenyl or alkynyl having 2 to 4 carbon atoms, or aryl having 6 to 30 carbon atoms).
청구항 3에 있어서, 상기 공중합체는, 탄소수 6 내지 35인 아렌 화합물과 하기 화학식 p-1로 표시되는 화합물의 축합반응으로 제조된 pre-공중합체에 하기 화학식 p-2로 표시되는 화합물을 첨가하여 제조된 화합물인, 하드마스크용 조성물:
[화학식 p-1]
Figure pat00134

[화학식 p-2]
Figure pat00135

(식 중에서, Ar4는 탄소수 6 내지 35인 아릴기이고,
Ar2는 탄소수 6 내지 35인 아렌디일기(Arenediyl)이고,
R은 탄소수 1 내지 6의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 35인 아릴기(Aryl)이고,
상기 아렌 화합물, Ar2, Ar4 및 R은 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 히드록시기, 메톡시기 또는 페닐기로 더 치환될 수 있음).
[5] The method according to claim 3, wherein the copolymer is obtained by adding a compound represented by the following formula (p-2) to a pre-copolymer produced by condensation reaction of an arene compound having 6 to 35 carbon atoms with a compound represented by the following formula A composition for a hard mask, which is a prepared compound:
[Formula p-1]
Figure pat00134

[Formula p-2]
Figure pat00135

(Wherein Ar 4 is an aryl group having 6 to 35 carbon atoms,
Ar 2 is an areenediyl group having 6 to 35 carbon atoms,
R is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or an aryl group having 6 to 35 carbon atoms (Aryl)
The arene compound, Ar 2 , Ar 4 and R 6 may be further substituted with an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a hydroxy group, a methoxy group or a phenyl group, respectively.
청구항 1에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 반복단위는 상기 공중합체 내에 5 내지 80몰%로 포함된, 하드마스크용 조성물.
The composition for a hard mask according to claim 1, wherein the repeating unit represented by the formula (1) is contained in the copolymer in an amount of 5 to 80 mol%.
청구항 1에 있어서, 조성물 총 중량 중 상기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는 공중합체 5 내지 15중량%, 상기 용매 85 내지 95중량%로 포함하는, 하드마스크용 조성물.
The composition for a hard mask according to claim 1, comprising 5 to 15% by weight of a copolymer containing the repeating unit represented by the formula (1) in the total weight of the composition, and 85 to 95% by weight of the solvent.
청구항 1에 있어서, 가교제 및 촉매 중 적어도 하나를 더 포함하는, 하드마스크용 조성물.
The composition of claim 1, further comprising at least one of a crosslinking agent and a catalyst.
KR1020160100007A 2016-06-16 2016-08-05 Composition for hard mask KR102452810B1 (en)

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