KR20180057338A - Composition for hard mask - Google Patents

Composition for hard mask Download PDF

Info

Publication number
KR20180057338A
KR20180057338A KR1020160155845A KR20160155845A KR20180057338A KR 20180057338 A KR20180057338 A KR 20180057338A KR 1020160155845 A KR1020160155845 A KR 1020160155845A KR 20160155845 A KR20160155845 A KR 20160155845A KR 20180057338 A KR20180057338 A KR 20180057338A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
hard mask
formula
composition
general formula
integer
Prior art date
Application number
KR1020160155845A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101941632B1 (en
Inventor
양돈식
양진석
박근영
최한영
Original Assignee
동우 화인켐 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 동우 화인켐 주식회사 filed Critical 동우 화인켐 주식회사
Priority to KR1020160155845A priority Critical patent/KR101941632B1/en
Publication of KR20180057338A publication Critical patent/KR20180057338A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101941632B1 publication Critical patent/KR101941632B1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C49/00Ketones; Ketenes; Dimeric ketenes; Ketonic chelates
    • C07C49/20Unsaturated compounds containing keto groups bound to acyclic carbon atoms
    • C07C49/213Unsaturated compounds containing keto groups bound to acyclic carbon atoms containing six-membered aromatic rings
    • C07C49/215Unsaturated compounds containing keto groups bound to acyclic carbon atoms containing six-membered aromatic rings polycyclic
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/0048Photosensitive materials characterised by the solvents or agents facilitating spreading, e.g. tensio-active agents

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)

Abstract

The present invention relates to a composition for a hard mask, wherein the composition for a hard mask comprises a polymer of an aromatic compound, a cross-linking agent containing at least one of the compounds represented by the general formula 1, general formula 2 or general formula 3, and a solvent. The hard mask having improved heat resistance and coating property at the same time can be formed by the crosslinking agent.

Description

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

본 발명은 하드마스크용 조성물에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 방향족 축합체 또는 화합물을 포함하는 하드마스크용 조성물에 관한 것이다.The present invention relates to a composition for a hard mask. More particularly, the present invention relates to compositions for hard masks comprising aromatic condensates or compounds.

예를 들면, 반도체 제조, 마이크로일렉트로닉스 등의 분야에서, 회로, 배선, 절연 패턴 등과 같은 구조물들의 집적도가 지속적으로 향상되고 있다. 이에 따라, 상기 구조물들의 미세 패터닝을 위한 포토리소그래피 공정이 함께 개발되고 있다.For example, in the fields of semiconductor manufacturing, microelectronics, etc., the degree of integration of structures such as circuits, wiring lines, insulation patterns and the like is continuously improving. Accordingly, a photolithography process for fine patterning of the structures has been developed at the same time.

일반적으로, 식각 대상막 상에 포토레지스트를 도포하여 포토레지스트 층을 형성하고, 노광 및 현상 공정을 통해 포토레지스트 패턴을 형성한다. 이어서, 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 사용하여 상기 식각 대상막을 부분적으로 제거하여 소정의 패턴을 형성할 수 있다. 상기 식각 대상막에 대한 이미지 전사가 수행된 후, 상기 포토레지스트 패턴은 애싱(ashing) 및/또는 스트립(strip) 공정을 통해 제거될 수 있다.Generally, a photoresist is applied on a film to be etched to form a photoresist layer, and a photoresist pattern is formed through exposure and development. Then, the photoresist pattern is used as an etching mask to partially remove the etching target film to form a predetermined pattern. After the image transfer to the etch target film is performed, the photoresist pattern may be removed through an ashing and / or strip process.

상기 노광 공정 중 광반사에 의한 해상도 저하를 억제하기 위해 상기 식각 대상막 및 상기 포토레지스트 층 사이에, 반사방지코팅(anti-refractive coating; ARC) 층을 형성할 수 있다. 이 경우, 상기 ARC층에 대한 식각이 추가되며, 이에 따라 상기 포토레지스트 층 또는 포토레지스트 패턴의 소모량 또는 식각량이 증가될 수 있다. 또한, 상기 식각 대상막의 두께가 증가하거나 원하는 패턴 형성에 필요한 식각량이 증가하는 경우 요구되는 상기 포토레지스트 층 또는 포토레지스트 패턴의 충분한 식각 내성이 확보되지 않을 수 있다.An anti-reflection coating (ARC) layer may be formed between the etch target film and the photoresist layer to suppress the resolution degradation due to light reflection during the exposure process. In this case, the etching for the ARC layer is added, so that the consumption amount or the etching amount of the photoresist layer or the photoresist pattern can be increased. Further, when the thickness of the etching target film increases or the etching amount required for forming a desired pattern increases, sufficient etching resistance of the photoresist layer or the photoresist pattern may not be ensured.

따라서, 원하는 패턴 형성을 위한 포토레지스트의 식각 내성 및 식각 선택비를 확보하기 위해 상기 식각 대상막 및 상기 포토레지스트 층 사이에 레지스트 하부막이 추가될 수 있다.Thus, a resist undercoat may be added between the etch target film and the photoresist layer to ensure etch resistance and etch selectivity of the photoresist for desired pattern formation.

상기 레지스트 하부막은 고온 공정에 대한 내열성 및 내화학성을 가지며, 예를 들면 스핀-온 코팅 공정에 의해 균일한 두께로 형성될 필요가 있다.The resist under film has heat resistance and chemical resistance to a high-temperature process and needs to be formed to have a uniform thickness by, for example, a spin-on coating process.

한국공개특허 제10-2010-0082844호는 레지스트 하부막 형성 조성물의 일 예를 개시하고 있다.Korean Patent Laid-Open No. 10-2010-0082844 discloses an example of a composition for forming a resist lower film.

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

본 발명의 일과제는 우수한 기계적, 화학적 특성을 갖는 하드마스크를 형성할 수 있는 하드마스크용 조성물을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a composition for a hard mask capable of forming a hard mask having excellent mechanical and chemical properties.

1. 방향족 화합물의 중합체; 하기 일반식 1, 일반식 2 또는 일반식 3으로 표시되는 화합물 중 적어도 하나를 포함하는 가교제; 및 용제를 포함하는, 하드마스크용 조성물:1. Polymers of aromatic compounds; A crosslinking agent comprising at least one of compounds represented by the following general formula 1, general formula 2 or general formula 3; And a solvent.

[일반식 1][Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

[일반식 2][Formula 2]

Figure pat00002
Figure pat00002

(일반식 1 및 2 중, Ar1 및 Ar2은 각각 방향족 단위 또는 다중고리 방향족 단위를 나타내며, n은 1 내지 6의 정수임)(In the general formulas 1 and 2, Ar 1 and Ar 2 each represent an aromatic unit or a multi-ring aromatic unit, and n is an integer of 1 to 6)

[일반식 3][Formula 3]

Figure pat00003
Figure pat00003

(일반식 3 중, Ar1, Ar2, Ar3는 각각 방향족 단위 또는 다중고리 방향족 단위를 나타내며, n 및 m은 각각 0 내지 4의 정수이고, n 및 m 중 어느 하나는 1 이상의 정수임).(In the general formula (3), Ar 1 , Ar 2 and Ar 3 each represent an aromatic unit or a multicyclic aromatic unit, n and m each represent an integer of 0 to 4, and any one of n and m is an integer of 1 or more).

2. 위 1에 있어서, 상기 일반식 1 내지 일반식 3에 있어서 Ar1, Ar2 및 Ar3은 각각 독립적으로 페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페난트레닐, 파이레닐, 벤조파이레닐 또는 크라이세닐 중에서 선택되는, 하드마스크용 조성물.2. A compound according to item 1, wherein in the general formulas 1 to 3, Ar 1 and Ar 2 And Ar < 3 > are each independently selected from phenyl, naphthyl, anthracenyl, phenanthrenyl, pyrenyl, benzopyranyl or klycenyl.

3. 위 1에 있어서, 상기 일반식 1 및 일반식 2에 있어서 n은 2 내지 4의 정수인, 하드마스크용 조성물.3. The composition for hard mask according to 1 above, wherein n in formulas (1) and (2) is an integer of 2 to 4.

4. 위 1에 있어서, 상기 일반식 3에 있어서 n 및 m은 각각 1 내지 4의 정수이며, n 및 m의 합은 6이하의 정수인, 하드마스크용 조성물.4. The hard mask composition according to item 1, wherein n and m in the general formula 3 are each an integer of 1 to 4, and the sum of n and m is an integer of 6 or less.

5. 위 1에 있어서, 상기 가교제는 상기 일반식 1로 표시되며, 하기의 화학식 1 내지 화학식 3으로 표시되는 화합물들 중 적어도 하나를 포함하는, 하드마스크용 조성물:5. The hard mask composition according to 1 above, wherein the crosslinking agent is represented by the general formula 1 and comprises at least one of the compounds represented by the following general formulas (1) to (3)

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure pat00004
Figure pat00004

[화학식 2](2)

Figure pat00005
Figure pat00005

[화학식 3](3)

Figure pat00006
.
Figure pat00006
.

6. 위 1에 있어서, 상기 가교제는 상기 일반식 2로 표시되며, 하기의 화학식 4 내지 화학식 6으로 표시되는 화합물들 중 적어도 하나를 포함하는, 하드마스크용 조성물:6. The hard mask composition according to item 1, wherein the cross-linking agent is represented by the general formula 2 and comprises at least one of the compounds represented by the following formulas (4) to (6)

[화학식 4][Chemical Formula 4]

Figure pat00007
Figure pat00007

[화학식 5][Chemical Formula 5]

Figure pat00008
Figure pat00008

[화학식 6][Chemical Formula 6]

Figure pat00009
.
Figure pat00009
.

7. 위 1에 있어서, 상기 가교제는 상기 일반식 1로 표시되는 화합물 및 상기 일반식 2로 표시되는 화합물을 함께 포함하는, 하드마스크용 조성물.7. The hard mask composition according to item 1, wherein the crosslinking agent comprises the compound represented by the general formula (1) and the compound represented by the general formula (2).

8. 위 1에 있어서, 상기 방향족 화합물의 중합체는 하기의 구조식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는, 하드마스크용 조성물:8. The hard mask composition according to 1 above, wherein the polymer of the aromatic compound comprises the repeating unit represented by the following structural formula 1:

[구조식 1] [Structural formula 1]

Figure pat00010
Figure pat00010

(구조식 1 중, A1은 하기 화학식 A1-1 내지 화학식 A1-6 중에서 선택된 적어도 하나이고:(In the structural formula 1, A 1 is at least one selected from the following formulas A 1 -1 to A 1-6 :

[화학식 A1-1] [A 1 -1]

Figure pat00011
Figure pat00011

[화학식 A1-2] [A 1 -2]

Figure pat00012
Figure pat00012

[화학식 A1-3] [A 1 -3]

Figure pat00013
Figure pat00013

[화학식 A1-4] [Chemical Formula A 1 -4]

Figure pat00014
Figure pat00014

[화학식 A1-5] [A 1 -5]

Figure pat00015
Figure pat00015

[화학식 A1-6][A 1-6 ]

Figure pat00016
Figure pat00016

A1은 비치환, 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 히드록시기, 메톡시기 혹은 페닐기로 더 치환되고,A 1 is unsubstituted or further substituted with an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a hydroxy group, a methoxy group or a phenyl group,

구조식 1의 B 및 화학식 A1-5의 Ra는 각각 독립적으로 수소 원자, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 30인 아릴기(aryl)이고,Ra in the formula 1 of B) and (A 1 -5 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms (aryl),

B가 벤젠 고리를 포함하는 경우 상기 벤젠 고리는 비치환, 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 히드록시기, 메톡시기 혹은 페닐기로 더 치환되고, When B includes a benzene ring, the benzene ring is further substituted with an unsubstituted or alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a hydroxy group, a methoxy group or a phenyl group,

n은 1 내지 200의 정수임).and n is an integer of 1 to 200).

9. 위 1에 있어서, 상기 방향족 화합물의 중합체의 중량평균분자량은 1,000 내지 5,000인, 하드마스크용 조성물.9. The composition for a hard mask according to 1 above, wherein the polymer of the aromatic compound has a weight average molecular weight of 1,000 to 5,000.

10. 위 1에 있어서, 촉매 또는 계면활성제 중 적어도 하나를 더 포함하는, 하드마스크용 조성물.10. The composition of claim 1, further comprising at least one of a catalyst or a surfactant.

본 발명의 실시예들에 따른 하드마스크용 조성물을 사용하여 내열성 및 코팅 균일성이 동시에 향상된 하드마스크를 형성할 수 있다. A hard mask having both improved heat resistance and coating uniformity can be formed using the composition for a hard mask according to the embodiments of the present invention.

본 발명의 실시예들에 따른 하드마스크용 조성물은 고 탄소 함량 또는 탄소 비율을 갖는 방향족 가교제를 포함하며, 이에 따라 하드마스크용 조성물의 원하는 코팅성을 확보하면서, 하드마스크의 식각 선택비 및 내열성을 보다 향상시킬 수 있다.The composition for a hard mask according to the embodiments of the present invention includes an aromatic cross-linking agent having a high carbon content or a carbon content, and thus, the etching selectivity of the hard mask and the heat resistance Can be improved.

또한, 상기 하드마스크용 조성물로부터 형성된 하드마스크를 사용하여 고해상도의 포토리소그래피 공정이 구현될 수 있으며, 원하는 미세 선폭의 타겟 패턴을 형성할 수 있다.In addition, a high-resolution photolithography process can be realized using the hard mask formed from the composition for hard mask, and a target pattern having a desired fine line width can be formed.

본 발명의 실시예들은 방향족 화합물의 중합체, 방향족 단위를 포함하는 가교제 및 용제를 포함하는 하드마스크용 조성물을 제공한다. 상기 하드마스크용 조성물은 예를 들면 포토레지스트 층 및 식각 대상막 사이에 도포되어 레지스트 하부막으로 활용되는 하드마스크 막이 형성될 수 있다. 상기 하드마스크 막을 포토레지스트 패턴을 통해 부분적으로 제거하여 하드마스크를 형성할 수 있으며, 상기 하드마스크를 추가적인 식각 마스크로 사용할 수 있다.Embodiments of the present invention provide a composition for a hard mask comprising a polymer of an aromatic compound, a cross-linking agent comprising an aromatic unit, and a solvent. The composition for a hard mask may be formed, for example, between a photoresist layer and a film to be etched to form a hard mask film utilized as a resist lower film. The hard mask film may be partially removed through a photoresist pattern to form a hard mask, and the hard mask may be used as an additional etching mask.

상기 하드마스크 막 또는 하드마스크는, 예를 들면, 스핀-온 하드마스크(Spin-On Hardmask: SOH)로 활용될 수 있다.The hard mask film or the hard mask may be utilized, for example, as a spin-on hard mask (SOH).

이하, 본 발명의 실시예들에 따른 하드마스크용 조성물에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the composition for a hard mask according to embodiments of the present invention will be described in detail.

방향족 화합물의 중합체Polymers of aromatic compounds

본 발명의 실시예들에 따른 하드마스크용 조성물에 있어서, 당해 기술 분야에서 공지된 탄소 계열의 SOH 조성물에 포함되는 고분자 또는 수지 물질이 특별한 제한 없이 사용될 수 있다.In the composition for a hard mask according to the embodiments of the present invention, the polymer or resin material contained in the carbon-based SOH composition known in the art can be used without any particular limitation.

예시적인 실시예들에 따르면, 하드마스크 막의 내열성 확보를 위해 적어도 1종의 방향족 화합물의 중합체(예를 들면, 축합 중합체)가 상기 하드마스크용 조성물의 베이스 물질로 사용될 수 있다.According to exemplary embodiments, at least one polymer of an aromatic compound (for example, a condensation polymer) may be used as a base material for the hard mask composition in order to ensure the heat resistance of the hard mask film.

일부 실시예들에 있어서, 상기 방향족 화합물의 중합체는 구조식 1로 표시되는 반복단위를 포함할 수 있다.In some embodiments, the polymer of the aromatic compound may comprise the repeating unit represented by Structural Formula (1).

[구조식 1][Structural formula 1]

Figure pat00017
Figure pat00017

화학식 1 중, A1은 하기 화학식 A1-1 내지 화학식 A1-6 중에서 선택된 적어도 하나일 수 있다. 또한, 서로 다른 A1을 포함하는 반복단위들이 규칙적으로 또는 랜덤하게 배열될 수도 있다.In formula (1), A 1 may be at least one selected from the following formulas (A 1 -1) to (A 1 -6). In addition, repeating units containing different A < 1 > s may be arranged regularly or randomly.

[화학식 A1-1] [A 1 -1]

Figure pat00018
Figure pat00018

[화학식 A1-2] [A 1 -2]

Figure pat00019
Figure pat00019

[화학식 A1-3] [A 1 -3]

Figure pat00020
Figure pat00020

[화학식 A1-4] [Chemical Formula A 1 -4]

Figure pat00021
Figure pat00021

[화학식 A1-5] [A 1 -5]

Figure pat00022
Figure pat00022

(Ra는 수소 원자, 탄소수 1 내지 6의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 30인 아릴기(Aryl)를 포함할 수 있다)(Ra may include a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an aryl group (Aryl) having 6 to 30 carbon atoms)

[화학식 A1-6][A 1-6 ]

Figure pat00023
Figure pat00023

A1은 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 히드록시기, 메톡시기 또는 페닐기로 더 치환될 수 있다. 또한, 화학식 1의 B는 수소 원자, 탄소수 1 내지 6의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 30인 아릴기(aryl)일 수 있다. 또한, B가 벤젠 고리를 포함하는 경우 상기 벤젠 고리는 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 히드록시기, 메톡시기 또는 페닐기로 더 치환될 수 있다. n은 1 내지 200의 정수일 수 있다.A 1 may further be substituted with an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a hydroxy group, a methoxy group or a phenyl group. B in the formula (1) may be a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms. Further, when B contains a benzene ring, the benzene ring may be further substituted with an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a hydroxy group, a methoxy group or a phenyl group. and n may be an integer of 1 to 200.

일부 실시예들에 있어서, 화학식 A1-1 내지 화학식 A1-5은 각각 화학식 p-1-1 내지 화학식 p-1-5로 표시되는 화합물로부터 유래될 수 있다.In some embodiments, the Formula A 1 -1) to (A 1 -5 can be derived from a compound represented by the formula p-1-1) to (1-5-p, respectively.

[화학식 p-1-1][Formula p-1-1]

Figure pat00024
Figure pat00024

[화학식 p-1-2][Formula p-1-2]

Figure pat00025
Figure pat00025

[화학식 p-1-3][Formula p-1-3]

Figure pat00026
Figure pat00026

[화학식 p-1-4][Formula p-1-4]

Figure pat00027
Figure pat00027

[화학식 p-1-5][Formula p-1-5]

Figure pat00028
Figure pat00028

또한, 화학식 A1-6은 예를 들면 하기 화학식 p-2-1 및/또는 화학식 p-2-2로 표시되는 화합물로부터 유래될 수 있다.In addition, the formula A 1-6 may be derived from a compound represented by the following formula (p-2-1) and / or (p-2-2), for example.

[화학식 p-2-1][Formula p-2-1]

Figure pat00029
Figure pat00029

[화학식 p-2-2][Formula p-2-2]

Figure pat00030
Figure pat00030

화학식 p-2-1 및 화학식 p-2-2의 각 벤젠 고리는 서로 독립적으로 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 메톡시기 또는 페닐기로 더 치환될 수도 있다.Each benzene ring of the formulas (p-2-1) and (p-2-2) may be independently substituted with an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a methoxy group or a phenyl group.

일부 실시예들에 있어서, 화학식 1 중, B는 하기 화학식 p-3의 화합물로부터 유래될 수 있다:In some embodiments, B in formula (1) may be derived from a compound of formula (p-3): < EMI ID =

[화학식 p-3][Formula p-3]

Figure pat00031
Figure pat00031

상술한 바와 같이, B는 수소 원자, 탄소수 1 내지 6의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 30인 아릴기이고, B가 벤젠 고리를 포함하는 경우 상기 벤젠 고리는 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 히드록시기, 메톡시기 또는 페닐기로 더 치환될 수 있다.As described above, when B is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms, and when B contains a benzene ring, the benzene ring may be an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a hydroxy group, Which may be further substituted with a phenyl group.

예를 들면, 화학식 상기 p-3의 화합물은 하기 화학식 p-3-1으로 표시될 수 있다.For example, the compound of the formula p-3 may be represented by the following formula (p-3-1).

[화학식 p-3-1][Formula p-3-1]

Figure pat00032
Figure pat00032

일 실시예에 있어서, 화학식 1의 반복단위 또는 이를 포함하는 중합체(공중합체)는 화학식 p-1-1 내지 화학식 p-1-5로 이루어진 군에서 선택된 화합물과 상기 화학식 p-3의 화합물의 축합반응으로 제조될 수 있다.In one embodiment, the repeating unit represented by formula (1) or the polymer (copolymer) containing the repeating unit represented by formula (1) is obtained by condensation of a compound selected from the group consisting of the formulas (p-1-1) to (p- Reaction. ≪ / RTI >

일 실시예에 있어서, 화학식 1의 반복단위 또는 이를 포함하는 중합체(공중합체)는 화학식 p-2-1 및 화학식 p-2-2로 이루어진 군에서 선택된 화합물과 상기 화학식 p-3의 화합물의 축합반응으로 제조될 수 있다.In one embodiment, the repeating unit represented by formula (1) or the polymer (copolymer) containing the repeating unit represented by formula (1) is obtained by subjecting a compound selected from the group consisting of the formulas p-2-1 and p- Reaction. ≪ / RTI >

일 실시예에 있어서, 화학식 1의 반복단위 또는 이를 포함하는 중합체(공중합체)는, 화학식 p-1-1 내지 화학식 p-1-5로 이루어진 군에서 선택된 화합물, 화학식 p-2-1 및 화학식 p-2-2로 이루어진 군에서 선택된 화합물, 및 화학식 p-3의 화합물의 축합반응으로 제조될 수 있다.In one embodiment, the repeating unit represented by the formula (1) or the polymer (copolymer) containing the same is a compound selected from the group consisting of the formulas (p-1-1) to (p-1-5) p-2-2, and a compound of the formula (p-3).

상술한 바와 같이, 예시적인 실시예들에 따른 중합체는 방향족 화합물 또는 다중고리 방향족 화합물들의 축합체를 포함하며, 이에 따라 단위 분자당 탄소함량(C-contents: C%)가 상승될 수 있다. 이에 따라, 상기 중합체를 포함하는 하드마스크의 에칭 가스 또는 에칭액에 대한 식각 내성이 향상될 수 있다.As described above, the polymer according to exemplary embodiments comprises a condensate of an aromatic compound or a multicyclic aromatic compound, whereby the carbon content per unit molecule (C-contents: C%) can be increased. Thus, the etching resistance of the hard mask including the polymer to the etching gas or the etching liquid can be improved.

본 발명의 실시예들에 있어서, 상기 중합체의 중량 평균 분자량은 약 1,000 내지 7,000일 수 있으며, 바람직하게는 약 1,000 내지 5,000일 수 있다. 상기 중합체의 중량 평균 분자량이 약 1,000 미만인 경우 하드마스크의 내열성이 지나치게 저하되어 크랙, 식각 데미지 등이 심화될 수 있다. 상기 중합체의 중량 평균 분자량이 약 7,000을 초과하는 경우 조성물의 코팅성이 약화되어, 균일한 두께 또는 높이를 갖는 하드마스크층 또는 하드마스크가 형성되지 않을 수 있다. 상기 중합체의 중량 평균 분자량이 약 5,000 이하인 경우, 상기 하드마스크용 조성물의 코팅성 측면에서 바람직할 수 있다.In embodiments of the present invention, the weight average molecular weight of the polymer can be from about 1,000 to 7,000, and preferably from about 1,000 to 5,000. When the weight average molecular weight of the polymer is less than about 1,000, the heat resistance of the hard mask is excessively lowered, which may cause cracks, etch damage, and the like. When the weight average molecular weight of the polymer exceeds about 7,000, the coating property of the composition is weakened, so that a hard mask layer or a hard mask having a uniform thickness or height may not be formed. When the polymer has a weight average molecular weight of about 5,000 or less, it may be preferable in terms of coatability of the hard mask composition.

상기 중합체의 다분산지수(PDI, Polydispersity index)[중량 평균 분자량(Mw)/수평균분자량(Mn)]는 약 1.3 내지 6.0일 수 있으며, 바람직하게는 약 1.5 내지 4.0일 수 있다. 상기 다분산지수 범위에서 상기 하드마스크용 조성물의 코팅성 및 내열성이 향상될 수 있다.The polydispersity index (PDI) (weight average molecular weight (Mw) / number average molecular weight (Mn)) of the polymer may be about 1.3 to 6.0, and preferably about 1.5 to 4.0. The coating property and the heat resistance of the composition for a hard mask can be improved in the range of the polydispersity index.

일부 실시예들에 있어서, 상기 중합체의 함량은 특별한 제한되지는 않으나, 조성물 총 중량 중 약 5 내지 15중량%일 수 있다. 상기 중합체의 함량이 약 5% 미만인 경우, 원하는 두께의 하드마스크층이 형성되지 곤란하며, 하드마스크의 내열성이 저하될 수 있다. 상기 중합체의 함량이 약 15중량%를 초과하는 경우, 조성물의 코팅성이 저하될 수 있다.In some embodiments, the content of the polymer is not particularly limited, but may be about 5 to 15 wt% of the total weight of the composition. When the content of the polymer is less than about 5%, it is difficult to form a hard mask layer having a desired thickness, and the heat resistance of the hard mask may be deteriorated. If the content of the polymer exceeds about 15% by weight, the coating property of the composition may be deteriorated.

가교제Cross-linking agent

본 발명의 실시예들에 따른 하드마스크용 조성물은 가교제를 더 포함한다. 상기 가교제에 의해 조성물에 포함된 이웃하는 중합체들 또는 반복단위들 사이의 가교 반응이 유도되어 하드마스크층 또는 하드마스크의 내열성, 내크랙성 등의 기계적 특성이 추가로 향상될 수 있다.The composition for a hard mask according to embodiments of the present invention further includes a crosslinking agent. The crosslinking reaction between the adjacent polymers or repeating units contained in the composition is induced by the crosslinking agent to further improve the mechanical properties such as heat resistance and crack resistance of the hard mask layer or the hard mask.

또한, 코팅성 향상을 위해 상대적으로 저분자량의 중합체가 사용되는 경우에도 상기 가교제에 의해 이웃하는 중합체들이 서로 가교됨으로써 소정의 코팅성을 확보하면서 내열성을 함께 향상시킬 수 있다.Further, even when a polymer having a relatively low molecular weight is used for improving the coating property, neighboring polymers are crosslinked with each other by the crosslinking agent, so that the heat resistance can be improved while securing a predetermined coating property.

본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 가교제는 방향족 단위 및 가교반응 관능기를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 방향족 단위는 다중고리 방향족 단위일 수 있으며, 상기 가교반응 관능기는 케톤기를 포함할 수 있다. According to embodiments of the present invention, the crosslinking agent may include an aromatic unit and a crosslinking reactive functional group. In some embodiments, the aromatic unit may be a multi-ring aromatic unit, and the cross-linking functional group may include a ketone group.

일 실시예에 있어서, 상기 케톤기는 예를 들면, NaBH4와 같은 환원제에 의해 알코올로 변환될 수도 있다.In one embodiment, the ketone group, for example, by a reducing agent such as NaBH 4 may be converted to alcohol.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 가교제는 하기의 일반식 1로 표현되는 화합물을 포함할 수 있다.In exemplary embodiments, the crosslinking agent may comprise a compound represented by the following general formula (1).

[일반식 1][Formula 1]

Figure pat00033
Figure pat00033

일반식 1 중, Ar1 및 Ar2는 방향족 단위 또는 다중고리 방향족 단위를 나타낸다. Ar1 및 Ar2는 서로 동일하거나 상이한 단위일 수 있다. 예를 들면, Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페난트레닐, 파이레닐, 벤조파이레닐 또는 크라이세닐일 수 있다. n은 1 내지 6의 정수이다.In the general formula (1), Ar 1 and Ar 2 represent an aromatic unit or a multi-ring aromatic unit. Ar 1 and Ar 2 may be the same or different from each other. For example, Ar < 1 > and Ar < 2 > may each independently be phenyl, naphthyl, anthracenyl, phenanthrenyl, pyrenyl, benzopyranyl or klycenyl. n is an integer of 1 to 6;

일부 실시예들에 있어서, 가교 반응 촉진을 위해 n은 2이상의 정수인 것이 바람직할 수 있다. 또한, 입체장애로 인한 가교 반응 저해 가능성을 고려하여 n은 4 이하의 정수인 것이 바람직할 수 있다.In some embodiments, it may be desirable for n to be an integer greater than or equal to 2 to facilitate cross-linking reactions. Also, in consideration of the possibility of inhibiting the crosslinking reaction due to steric hindrance, n may preferably be an integer of 4 or less.

예를 들면, Ar2는 파이레닐일 수 있으며, 이 경우 상기 가교제는 하기의 화학식 1 내지 화학식 3으로 표현되는 화합물들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.For example, Ar 2 may be pyrene, and in this case, the crosslinking agent may include at least one of the compounds represented by Chemical Formulas 1 to 3 below.

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure pat00034
Figure pat00034

[화학식 2](2)

Figure pat00035
Figure pat00035

[화학식 3](3)

Figure pat00036
Figure pat00036

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 가교제는 상술한 바와 같이 알코올 형태로 존재할 수 있으며, 하기의 일반식 2로 표현되는 화합물을 포함할 수 있다.In exemplary embodiments, the crosslinking agent may be present in the form of an alcohol as described above and may include a compound represented by the following general formula (2).

[일반식 2][Formula 2]

Figure pat00037
Figure pat00037

Ar1, Ar2 및 n은 상기의 일반식 1에서 정의된 바와 같다.Ar 1 , Ar 2 and n are the same as defined in the above general formula (1).

예를 들면, Ar2는 파이레닐일 수 있으며, 이 경우 상기 가교제는 하기의 화학식 4 내지 화학식 6으로 표현되는 화합물들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.For example, Ar 2 may be pyrene, in which case the crosslinking agent may comprise at least one of the compounds represented by the following formulas (4) to (6).

[화학식 4][Chemical Formula 4]

Figure pat00038
Figure pat00038

[화학식 5][Chemical Formula 5]

Figure pat00039
Figure pat00039

[화학식 6][Chemical Formula 6]

Figure pat00040
Figure pat00040

일부 실시예들에 있어서, 상기 가교제는 일반식 1로 표현되는 화합물 및 일반식 2로 표현되는 화합물을 함께 포함할 수 있다.In some embodiments, the crosslinking agent may comprise a compound represented by Formula 1 and a compound represented by Formula 2 together.

일부 실시예들에 있어서, 상기 가교제는 하기의 일반식 3으로 표현되는 화합물을 포함할 수도 있다.In some embodiments, the crosslinking agent may comprise a compound represented by the following general formula (3).

[일반식 3][Formula 3]

Figure pat00041
Figure pat00041

일반식 3 중, Ar1, Ar2, Ar3은 방향족 단위 또는 다중고리 방향족 단위를 나타내며, 예를 들면, 각각 독립적으로 페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페난트레닐, 파이레닐, 벤조파이레닐 또는 크라이세닐일 수 있다. In the general formula (3), Ar 1 , Ar 2 , and Ar 3 represent an aromatic unit or a multi-ring aromatic unit, and examples thereof include phenyl, naphthyl, anthracenyl, phenanthrenyl, pyrenyl, Lt; / RTI >

n 및 m은 각각 0 내지 4의 정수이며, n 및 m 중 어느 하나는 1 이상의 정수일 수 있다. 일 실시예에 있어서 n 및 m은 각각 1 내지 4의 정수일 수 있다. 일 실시예에 있어서, n 및 m의 합은 6이하, 바람직하게는 4 이하일 수 있다.n and m are each an integer of 0 to 4, and any one of n and m may be an integer of 1 or more. In one embodiment, n and m may each be an integer from 1 to 4. In one embodiment, the sum of n and m may be 6 or less, preferably 4 or less.

상기 가교제가 하드마스크용 조성물에 포함됨에 따라, 상술한 바와 같이 상대적으로 저분자량의 중합체가 사용되는 경우에도 하드마스크의 원하는 내열성을 확보할 수 있다. 따라서, 상기 하드마스크용 조성물의 코팅성을 향상시키면서 하드마스크의 기계적 특성을 함께 향상시킬 수 있다.As the crosslinking agent is included in the composition for a hard mask, the desired heat resistance of the hard mask can be secured even when a relatively low molecular weight polymer is used as described above. Accordingly, it is possible to improve the mechanical properties of the hard mask while improving the coating property of the composition for hard mask.

또한, 상기 가교제는 방향족 단위 또는 다중고리 방향족 단위를 포함하므로, 고 탄소함량(C%) 구조를 가질 수 있다. 따라서, 하드마스크의 식각가스 또는 식각액에 대한 내성이 향상되며, 상기 하드마스크를 활용한 식각 공정의 식각 선택성이 증가될 수 있다.Further, the crosslinking agent includes an aromatic unit or a multi-ring aromatic unit, and thus may have a high carbon content (C%) structure. Thus, the resistance of the hard mask to etch gas or etchant is improved, and the etch selectivity of the etch process utilizing the hard mask can be increased.

본 명세서에 있어서 용어 "탄소함량"은 화합물의 분자당 총 질량수 대비 탄소 질량수의 비율을 의미할 수 있다. 일부 실시예들에 있어서, 상기 가교제의 탄소함량은 약 85% 이상일 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 가교제의 탄소함량은 약 89% 이상일 수 있다.As used herein, the term " carbon content " may refer to the ratio of carbon mass to total mass per molecule of a compound. In some embodiments, the carbon content of the crosslinking agent may be greater than about 85%. In one embodiment, the carbon content of the crosslinking agent may be greater than or equal to about 89%.

상기 가교제의 함량은 상기 중합체 100 중량부에 대하여 약 0.1 내지 20중량부일 수 있으며, 바람직하게는 약 1 내지 20중량부일 수 있다. 상기 범위 내에서 하드마스크용 조성물의 코팅성을 저해하지 않으면서 내열성 및 식각 선택성을 함께 향상시킬 수 있다.The content of the crosslinking agent may be about 0.1 to 20 parts by weight, and preferably about 1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymer. Within the above range, the heat resistance and the etching selectivity can be improved without inhibiting the coating property of the composition for a hard mask.

용제solvent

본 발명의 실시예들에 따른 하드마스크용 조성물에 있어서, 상술한 중합체 및 가교제의 충분한 용해성을 확보할 수 있는 유기 용매가 용제로서 특별한 제한없이 사용될 수 있다. In the composition for a hard mask according to the embodiments of the present invention, an organic solvent capable of ensuring sufficient solubility of the above-mentioned polymer and cross-linking agent can be used as a solvent without particular limitation.

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) 등의 용매가 상기 용제로서 사용될 수 있다.For example, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), propylene glycol monomethyl ether (PGME), cyclohexanone, ethyl lactate, gamma-butyrolactone (gamma- butyrolactone (GBL), and acetyl acetone. A solvent such as propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) may be preferably used as the solvent.

상기 용제의 함량은 특별히 제한되는 것은 아니며, 상술한 성분들 및 기타 첨가제 성분들을 제외한 잔량으로 포함될 수 있다. 예를 들면, 조성물의 도포성, 용해성, 건조성을 고려하여 하드마스크용 조성물의 총 중량 중, 약 50 내지 95중량%부, 바람직하게는 80 내지 95중량%로 포함될 수 있다.The content of the solvent is not particularly limited, and may be included as a balance excluding the above-mentioned components and other additive components. For example, about 50 to 95% by weight, preferably 80 to 95% by weight, of the total weight of the composition for a hard mask may be included considering the applicability, solubility, and dryness of the composition.

첨가제additive

일부 실시예들에 있어서, 상기 하드마스크용 조성물은 가교제에 의해 중합체의 반복단위의 가교반응을 촉진하기 위한 촉매를 더 포함할 수 있다. 상기 촉매로는 산 촉매 또는 염기성 촉매를 사용할 수 있다. In some embodiments, the composition for hardmask may further comprise a catalyst for promoting the crosslinking reaction of the repeating units of the polymer by a crosslinking agent. As the catalyst, an acid catalyst or a basic catalyst may be used.

상기 산 촉매로서 열 활성화된 산 촉매를 사용할 수 있다. 산 촉매의 예로는 p-톨루엔 술폰산모노하이드레이트(p-toluene sulfonic acid monohydrate)과 같은 유기산이 사용될 수 있고, 열산 발생제(thermal acid generator: TAG)계열의 화합물이 사용될 수 있다. 상기 열산 발생제의 예로서 피리디늄 p-톨루엔 술포네이트(pyridinium p-toluene sulfonate), 2,4,4,6-테트라브로모시클로헥사디엔온, 벤조인토실레이트, 2-니트로벤질토실레이트, 유기술폰산의 알킬에스테르 등을 들 수 있다.A thermally activated acid catalyst may be used as the acid catalyst. Examples of the acid catalyst include an organic acid such as p-toluene sulfonic acid monohydrate, and a thermal acid generator (TAG) -based compound. Examples of the thermal acid generators include pyridinium p-toluene sulfonate, 2,4,4,6-tetrabromocyclohexadiene, benzoin tosylate, 2-nitrobenzyl tosylate, Alkyl esters of organic sulfonic acids, and the like.

예를 들면, 상기 열산 발생제로부터 생성된 산에 의해 가교제가 중합체의 히드록시기와 반응하여 가교반응이 촉진될 수 있다.For example, by the acid generated from the thermal acid generator, the crosslinking agent reacts with the hydroxyl group of the polymer to promote the crosslinking reaction.

상기 염기성 촉매로는 NH4OH 또는 암모늄 히드록사이드 계열 화합물을 사용할 수 있다.NH 4 OH or an ammonium hydroxide-based compound may be used as the basic catalyst.

예를 들면, 상기 촉매의 함량은 상기 중합체 100 중량부에 대하여 약 0.001 내지 50중량부일 수 있고, 바람직하게는 약 0.1 내지 20중량부일 수 있고, 보다 바람직하게는 약 1 내지 20중량부일 수 있다.For example, the content of the catalyst may be about 0.001 to 50 parts by weight, preferably about 0.1 to 20 parts by weight, and more preferably about 1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymer.

일부 실시예들에 있어서, 상기 하드마스크용 조성물은 추가적으로 계면 활성제를 더 포함할 수 있다. 상기 계면활성제로는 예를 들면, 알킬벤젠설폰산염, 알킬피리디늄염, 폴리에틸렌글리콜류, 제사암모늄염등을 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 계면 활성제는 상기 중합체 100 중량부에 대하여 약 1 내지 30중량부의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 범위내에서, 하드마스크의 광학적 특성을 열화시키지 않으면서, 계면활성제에 의해 하드마스크층의 밀착성, 표면 균일성 등이 향상될 수 있다.In some embodiments, the composition for hardmask may further comprise a surfactant. As the surfactant, for example, alkylbenzenesulfonic acid salts, alkylpyridinium salts, polyethylene glycols, ceramides ammonium salts and the like can be used. For example, the surfactant may be included in an amount of about 1 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the polymer. Within this range, the hardness of the hard mask layer, the surface uniformity, and the like can be improved by the surfactant without deteriorating the optical characteristics of the hard mask.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예들 및 비교예를 포함하는 실험예를 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.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in order to facilitate understanding of the present invention. However, the present invention is not limited to the following claims, It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made in the embodiment within the scope of the category and the scope of the invention, and such variations and modifications are within the scope of the appended claims.

실시예 및 비교예Examples and Comparative Examples

하기 표 1에 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 Table 1 below was prepared.

구분division 중합체(A)Polymer (A) 가교제(B)The crosslinking agent (B) 용제
(C)
solvent
(C)
촉매(D)The catalyst (D) 첨가제
(E)
additive
(E)
성분ingredient 함량content 성분ingredient 함량content C%C% 함량content 함량content 함량content 실시예 1Example 1 A-1A-1 1010 B-1B-1 1One 89.7489.74 8787 1One 1One 실시예 2Example 2 A-1A-1 1010 B-2B-2 1One 90.3990.39 8787 1One 1One 실시예 3Example 3 A-1A-1 1010 B-3B-3 1One 89.8789.87 8787 1One 1One 실시예 4Example 4 A-2A-2 1010 B-1B-1 1One 89.7489.74 8787 1One 1One 실시예 5Example 5 A-3A-3 1010 B-1B-1 1One 89.7489.74 8787 1One 1One 실시예 6Example 6 A-4A-4 1010 B-1B-1 1One 89.7489.74 8787 1One 1One 실시예 7Example 7 A-5A-5 1010 B-1B-1 1One 89.7489.74 8787 1One 1One 비교예 1Comparative Example 1 A-5A-5 1010 -- -- -- 8888 1One 1One 비교예 2Comparative Example 2 A-1A-1 1010 B-4B-4 1One 45.2845.28 8787 1One 1One 비교예 3Comparative Example 3 A-1A-1 1010 B-5B-5 1One 64.2764.27 8787 1One 1One 비교예 4Comparative Example 4 A-1A-1 1010 B-6B-6 1One 61.0761.07 8787 1One 1One

A-1:

Figure pat00042
,
Figure pat00043
,
Figure pat00044
(몰비율: 90:10:10)의 축합반응(산촉매: 파라톨루엔술폰산(아릴알코올 화합물 대비 5mol%))으로 생성된 공중합체(중량평균분자량: 2400)A-1:
Figure pat00042
,
Figure pat00043
,
Figure pat00044
(Weight average molecular weight: 2400) produced by the condensation reaction (acid catalyst: paratoluenesulfonic acid (5 mol% based on the aryl alcohol compound)) of the compound (molar ratio: 90:10:10)

A-2:

Figure pat00045
의 축합반응(산촉매: 파라톨루엔술폰산(아릴알코올 화합물 대비 5mol%))으로 생성된 공중합체(중량평균분자량: 2900)A-2:
Figure pat00045
(Weight average molecular weight: 2900) produced by the condensation reaction (acid catalyst: paratoluene sulfonic acid (5 mol% based on the aryl alcohol compound)

A-3:

Figure pat00046
의 축합반응(산촉매: 파라톨루엔술폰산(아릴알코올 화합물 대비 5mol%))으로 생성된 공중합체(중량평균분자량: 4700)A-3:
Figure pat00046
(Weight average molecular weight: 4700) produced by condensation reaction (acid catalyst: para-toluenesulfonic acid (5 mol% based on aryl alcohol compound)

A-4:

Figure pat00047
의 축합반응(산촉매: 파라톨루엔술폰산(아릴알코올 화합물 대비 5mol%))으로 생성된 pre-공중합체에
Figure pat00048
10mol%을 첨가하여 생성된 공중합체(중량평균분자량: 5500)A-4:
Figure pat00047
(Acid catalyst: para-toluenesulfonic acid (5 mol% based on the aryl alcohol compound)) of the pre-copolymer
Figure pat00048
(Weight average molecular weight: 5500) produced by adding 10 mol%

A-5:

Figure pat00049
의 축합반응(산촉매: 파라톨루엔술폰산(아릴알코올 화합물 대비 5mol%))으로 생성된 pre-공중합체에
Figure pat00050
을 첨가하여 생성된 공중합체(중량평균분자량: 7600)A-5:
Figure pat00049
(Acid catalyst: para-toluenesulfonic acid (5 mol% based on the aryl alcohol compound)) of the pre-copolymer
Figure pat00050
(Weight average molecular weight: 7600)

B-1: B-1:

Figure pat00051
Figure pat00051

B-2: B-2:

Figure pat00052
Figure pat00052

B-3:B-3:

Figure pat00053
Figure pat00053

B-4:B-4:

Figure pat00054
Figure pat00054

B-5:B-5:

Figure pat00055
Figure pat00055

B-6:B-6:

Figure pat00056
Figure pat00056

C: 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트(propylene glycol monomethyl ether acetate; PGMEA)C: Propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA)

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

E: 트리에틸렌글리콜E: triethylene glycol

실험예Experimental Example

후술하는 평가 방법을 통해 표 1의 조성물들로 형성된 하드마스크층 또는 하드마스크의 내열성, 코팅성 및 에칭 선택성을 평가하였다. 평가 결과는 하기의 표 2에 나타낸다.The heat resistance, coating properties and etch selectivity of the hard mask layer or hard mask formed from the compositions of Table 1 were evaluated through the evaluation method described below. The evaluation results are shown in Table 2 below.

1. 내열성 평가1. Evaluation of heat resistance

표 1의 실시예 및 비교예들에 따른 조성물을 진공건조하여 용제를 제거하고, 샘플 일부를 취하여, 질소하에서, TGA(thermogravimetric analysis)를 이용하여 800℃까지 승온하면서, 질량손실률을 측정하였다.The compositions according to the examples and comparative examples in Table 1 were vacuum dried to remove the solvent and a portion of the sample was taken and the mass loss rate was measured while elevating the temperature 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

표 1의 실시예 및 비교예들에 따른 조성물을 조성물을 건조 후 두께가 5um가 되도록 스핀코팅하고, 100℃ 열풍건조기에서 3분간 건조한 뒤, 표면을 육안으로 확인하였다.The compositions according to the examples and comparative examples in Table 1 were spin-coated after drying to a thickness of 5 탆, dried at 100 캜 in a hot-air drier for 3 minutes, and then visually inspected.

<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.

3. 에칭 선택성(E/S)3. Etch selectivity (E / S)

표 1의 실시예 및 비교예들에 따른 조성물을 각각 실리콘웨이퍼 위에 스핀-코팅법으로 코팅하고, 60초간 200℃ 에서 베이킹하여 두께 1500Å의 필름을 형성시켰다. 형성된 각각의 필름 위에 ArF용 포토레지스트를 코팅하고 110℃ 에서 60초간 베이킹 한 후 ASML(XT:1450G, NA 0.93)사의 노광장비를 사용해 각각 노광을 한 다음 TMAH(2.38wt% 수용액)으로 각각 현상하여 60nm의 라인- 앤드-스페이스(line and space) 패턴을 얻었다. The compositions according to the examples and comparative examples in Table 1 were each coated on a silicon wafer by spin coating and baked at 200 DEG C for 60 seconds to form a film having a thickness of 1500 ANGSTROM. Each of the formed films was coated with ArF photoresist, baked at 110 ° C for 60 seconds, exposed using ASML (XT: 1450G, NA 0.93) exposure equipment, and developed with TMAH (2.38 wt% aqueous solution) A line-and-space pattern of 60 nm was obtained.

얻어진 패턴화된 시편을 110℃ 에서 60초간 더 경화하고, 시편을 CHF3/CF4 혼합가스를 사용하여 각각 20초간 드라이 에칭을 진행하고, FE-SEM으로 단면을 각각 관찰하여 에칭 속도를 측정하고 할로겐플라즈마에 대한 에칭 내성, 즉 에칭 선택성을 판정하였다.The patterned specimens obtained, and further cured at 110 ℃ 60 seconds, and the test piece using a CHF 3 / CF 4 gas mixture proceeds dry etching 20 seconds, respectively, and by observing the cross section by FE-SEM, respectively to measure the etching rate The etch resistance, i.e., etch selectivity, for the halogen plasma was determined.

<에칭 선택성 평가 >&Lt; Evaluation of etching selectivity &

◎: 에칭속도 10A/Sec 미만◎: Etching rate less than 10 A / sec

○: 에칭속도 10A/Sec 이상 11A/Sec 미만○: Etching rate 10 A / sec or more and less than 11 A / sec

△: 에칭속도 11A/Sec 이상 12A/Sec 미만DELTA: etching rate of 11 A / sec or more and less than 12 A / sec

×: 에칭속도 12A/Sec 이상×: etching rate of 12 A / sec or more

구분division 내열성Heat resistance 코팅
균일성
coating
Uniformity
에칭
선택성
etching
Selectivity
실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 실시예 5Example 5 실시예 6Example 6 실시예 7Example 7 비교예 1Comparative Example 1 ×× 비교예 2Comparative Example 2 ×× ×× 비교예 3Comparative Example 3 ×× 비교예 4Comparative Example 4 ××

표 2를 참고하면, 본 발명의 실시예들에 따른 가교제가 포함된 실시예들의 경우, 비교예들에 비해 현저히 우수한 내열성, 코팅 균일성 및 에칭 선택성 결과가 획득되었다.Referring to Table 2, in the examples including the crosslinking agent according to the embodiments of the present invention, remarkably excellent heat resistance, coating uniformity and etch selectivity results were obtained compared with the comparative examples.

가교제가 포함되지 않고 상대적으로 고분자량(Mw(A-5): 7600)의 중합체를 포함한 비교에 1의 경우, 내열성은 상대적으로 양호하게 측정되었으나, 코팅성이 현저히 악화되었다.In the case of a comparison 1 in which a crosslinking agent is not contained and a polymer having a relatively high molecular weight (Mw (A-5): 7600) is 1, the heat resistance is relatively good but the coating property is remarkably deteriorated.

상대적으로 저분자량(Mw(A-1): 2400)의 중합체를 포함한 비교예 2 내지 4의 경우, 내열성이 악화되었으며, 가교제가 포함되었음에도 에칭 선택성이 충분히 향상되지 않았다. 특히, 탄소함량이 낮고 방향족 단위가 없는 가교제(B-4)를 사용한 비교예 2에서 에칭 선택성도 현저히 낮은 것으로 측정되었다.In Comparative Examples 2 to 4 including a polymer having a relatively low molecular weight (Mw (A-1): 2,400), the heat resistance was deteriorated and the etching selectivity was not sufficiently improved even though a crosslinking agent was included. In particular, in Comparative Example 2 using a crosslinking agent (B-4) having a low carbon content and no aromatic unit, the etching selectivity was also markedly low.

한편, 실시예 6 및 실시예 7에서 중합체의 분자량이 상승함에 따라 코팅성이 다소 감소되었다. 특히, 중합체 분자량이 7000을 초과하는 실시예 7의 경우 실시예 6보다 불균일 영역들의 증가가 육안으로 확인되었다.On the other hand, in Examples 6 and 7, as the molecular weight of the polymer increased, the coating properties were somewhat reduced. Particularly, in the case of Example 7 in which the polymer molecular weight exceeds 7000, the increase of the non-uniform regions was visually confirmed.

추가적으로, 실시예 1 내지 실시예 3에서 사용된 가교제들 각각을 NaBH4를 통해 환원시킨 후, 동일한 시험을 반복하였으며, 평가 결과는 아래 표 3에 나타낸다.In addition, each of the crosslinking agents used in Examples 1 to 3 was reduced through NaBH 4 , and the same test was repeated. The evaluation results are shown in Table 3 below.

구분division 내열성Heat resistance 코팅
균일성
coating
Uniformity
에칭
선택성
etching
Selectivity
실시예 1-1
(가교제 B-1-1)
Example 1-1
(Crosslinking agent B-1-1)
실시예 2-1
(가교제 B-2-1)
Example 2-1
(Crosslinking agent B-2-1)
실시예 3-1
(가교제 B-3-1)
Example 3-1
(Crosslinking agent B-3-1)

B-1-1: B-1-1:

Figure pat00057
Figure pat00057

B-2-1:B-2-1:

Figure pat00058
Figure pat00058

B-3-1:B-3-1:

Figure pat00059
Figure pat00059

평가 결과 알코올 구조의 가교제들을 사용한 실시예 1-1 내지 1-3에서도 실시예 1 내지 3과 실질적으로 동일한 결과를 획득하였으며, 모두 비교예들에 비해 현저히 우수한 내열성, 코팅 균일성 및 에칭 선택성 결과가 획득되었다.As a result of evaluation, substantially the same results as those of Examples 1 to 3 were obtained in Examples 1-1 to 1-3 using the cross-linking agents of the alcohol structure, and all of the heat resistance, coating uniformity and etch selectivity results .

Claims (10)

방향족 화합물의 중합체;
하기 일반식 1, 일반식 2 또는 일반식 3으로 표시되는 화합물 중 적어도 하나를 포함하는 가교제; 및
용제를 포함하는, 하드마스크용 조성물:
[일반식 1]
Figure pat00060

[일반식 2]
Figure pat00061

(일반식 1 및 2 중, Ar1 및 Ar2은 각각 방향족 단위 또는 다중고리 방향족 단위를 나타내며, n은 1 내지 6의 정수임)
[일반식 3]
Figure pat00062

(일반식 3 중, Ar1, Ar2, Ar3는 각각 방향족 단위 또는 다중고리 방향족 단위를 나타내며, n 및 m은 각각 0 내지 4의 정수이고, n 및 m 중 어느 하나는 1 이상의 정수임).
Polymers of aromatic compounds;
A crosslinking agent comprising at least one of compounds represented by the following general formula 1, general formula 2 or general formula 3; And
A composition for a hard mask, comprising a solvent:
[Formula 1]
Figure pat00060

[Formula 2]
Figure pat00061

(In the general formulas 1 and 2, Ar 1 and Ar 2 each represent an aromatic unit or a multi-ring aromatic unit, and n is an integer of 1 to 6)
[Formula 3]
Figure pat00062

(In the general formula (3), Ar 1 , Ar 2 and Ar 3 each represent an aromatic unit or a multicyclic aromatic unit, n and m each represent an integer of 0 to 4, and any one of n and m is an integer of 1 or more).
청구항 1에 있어서, 상기 일반식 1 내지 3에 있어서 Ar1, Ar2 및 Ar3은 각각 독립적으로 페닐, 나프틸, 안트라세닐, 페난트레닐, 파이레닐, 벤조파이레닐 또는 크라이세닐 중에서 선택되는, 하드마스크용 조성물.
The compound according to claim 1, wherein in the general formulas 1 to 3, Ar 1 , Ar 2 And Ar &lt; 3 &gt; are each independently selected from phenyl, naphthyl, anthracenyl, phenanthrenyl, pyrenyl, benzopyranyl or klycenyl.
청구항 1에 있어서, 상기 일반식 1 및 일반식 2에 있어서 n은 2 내지 4의 정수인, 하드마스크용 조성물.
2. The hard mask composition according to claim 1, wherein n in formulas (1) and (2) is an integer of 2 to 4.
청구항 1에 있어서, 상기 일반식 3에 있어서 n 및 m은 각각 1 내지 4의 정수이며, n 및 m의 합은 6이하의 정수인, 하드마스크용 조성물.
The composition for a hard mask according to claim 1, wherein in the general formula (3), n and m are each an integer of 1 to 4, and the sum of n and m is an integer of 6 or less.
청구항 1에 있어서, 상기 가교제는 상기 일반식 1로 표시되며, 하기의 화학식 1 내지 화학식 3으로 표현되는 화합물들 중 적어도 하나를 포함하는, 하드마스크용 조성물:
[화학식 1]
Figure pat00063

[화학식 2]
Figure pat00064

[화학식 3]
Figure pat00065
.
The composition for a hard mask according to claim 1, wherein the crosslinking agent comprises at least one compound represented by the general formula (1) and represented by the following general formulas (1) to (3)
[Chemical Formula 1]
Figure pat00063

(2)
Figure pat00064

(3)
Figure pat00065
.
청구항 1에 있어서, 상기 가교제는 상기 일반식 2로 표시되며, 하기의 화학식 4 내지 화학식 6으로 표현되는 화합물들 중 적어도 하나를 포함하는, 하드마스크용 조성물:
[화학식 4]
Figure pat00066

[화학식 5]
Figure pat00067

[화학식 6]
Figure pat00068
.
The composition for a hard mask according to claim 1, wherein the cross-linking agent comprises at least one compound represented by the general formula (2) and represented by the following general formulas (4) to (6)
[Chemical Formula 4]
Figure pat00066

[Chemical Formula 5]
Figure pat00067

[Chemical Formula 6]
Figure pat00068
.
청구항 1에 있어서, 상기 가교제는 상기 일반식 1로 표시되는 화합물 및 상기 일반식 2로 표시되는 화합물을 함께 포함하는, 하드마스크용 조성물.
The composition for a hard mask according to claim 1, wherein the crosslinking agent comprises the compound represented by the general formula (1) and the compound represented by the general formula (2).
청구항 1에 있어서, 상기 방향족 화합물의 중합체는 하기의 구조식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는, 하드마스크용 조성물:
[구조식 1]
Figure pat00069

(구조식 1 중, A1은 하기 화학식 A1-1 내지 화학식 A1-6 중에서 선택된 적어도 하나이고:
[화학식 A1-1]
Figure pat00070

[화학식 A1-2]
Figure pat00071

[화학식 A1-3]
Figure pat00072

[화학식 A1-4]
Figure pat00073

[화학식 A1-5]
Figure pat00074

[화학식 A1-6]
Figure pat00075

A1은 비치환, 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 히드록시기, 메톡시기 혹은 페닐기로 더 치환되고,
구조식 1의 B 및 화학식 A1-5의 Ra는 각각 독립적으로 수소 원자, 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 30인 아릴기(aryl)이고,
B가 벤젠 고리를 포함하는 경우 상기 벤젠 고리는 비치환, 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기, 히드록시기, 메톡시기 혹은 페닐기로 더 치환되고,
n은 1 내지 200의 정수임).
The composition for a hard mask according to claim 1, wherein the polymer of the aromatic compound comprises a repeating unit represented by the following structural formula 1:
[Structural formula 1]
Figure pat00069

(In the structural formula 1, A 1 is at least one selected from the following formulas A 1 -1 to A 1-6 :
[A 1 -1]
Figure pat00070

[A 1 -2]
Figure pat00071

[A 1 -3]
Figure pat00072

[Chemical Formula A 1 -4]
Figure pat00073

[A 1 -5]
Figure pat00074

[A 1-6 ]
Figure pat00075

A 1 is unsubstituted or further substituted with an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, a hydroxy group, a methoxy group or a phenyl group,
Ra in the formula 1 of B) and (A 1 -5 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 30 carbon atoms (aryl),
When B contains a benzene ring, the benzene ring is further substituted with an unsubstituted or 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 200).
청구항 1에 있어서, 상기 방향족 화합물의 중합체의 중량평균분자량은 1,000 내지 5,000인, 하드마스크용 조성물.
The composition for a hard mask according to claim 1, wherein the polymer of the aromatic compound has a weight average molecular weight of 1,000 to 5,000.
청구항 1에 있어서, 촉매 또는 계면활성제 중 적어도 하나를 더 포함하는, 하드마스크용 조성물.The composition of claim 1, further comprising at least one of a catalyst or a surfactant.
KR1020160155845A 2016-11-22 2016-11-22 Composition for hard mask KR101941632B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160155845A KR101941632B1 (en) 2016-11-22 2016-11-22 Composition for hard mask

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160155845A KR101941632B1 (en) 2016-11-22 2016-11-22 Composition for hard mask

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180057338A true KR20180057338A (en) 2018-05-30
KR101941632B1 KR101941632B1 (en) 2019-01-24

Family

ID=62300353

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160155845A KR101941632B1 (en) 2016-11-22 2016-11-22 Composition for hard mask

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101941632B1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100082844A (en) 2007-10-01 2010-07-20 닛산 가가쿠 고교 가부시키 가이샤 Composition for forming resist underlayer film, process for producing semiconductor device with the same, and additive for composition for forming resist underlayer film
KR20140039423A (en) * 2012-09-21 2014-04-02 금호석유화학 주식회사 High etch-resistant carbon hard mask condensasion polymer and anti-reflection hard mask composition including same, and pattern-forming method of semiconductor device using same
KR20140086730A (en) * 2012-12-28 2014-07-08 제일모직주식회사 Monomer for hardmask composition and hardmask composition including the monomer and method of forming patterns using the hardmask composition
KR101572594B1 (en) * 2015-04-01 2015-11-27 최상준 A Composition of Anti-Reflective Hardmask
KR20160121283A (en) * 2015-04-10 2016-10-19 삼성에스디아이 주식회사 Organic layer composition, organic layer, and method of forming patterns

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100082844A (en) 2007-10-01 2010-07-20 닛산 가가쿠 고교 가부시키 가이샤 Composition for forming resist underlayer film, process for producing semiconductor device with the same, and additive for composition for forming resist underlayer film
KR20140039423A (en) * 2012-09-21 2014-04-02 금호석유화학 주식회사 High etch-resistant carbon hard mask condensasion polymer and anti-reflection hard mask composition including same, and pattern-forming method of semiconductor device using same
KR20140086730A (en) * 2012-12-28 2014-07-08 제일모직주식회사 Monomer for hardmask composition and hardmask composition including the monomer and method of forming patterns using the hardmask composition
KR101572594B1 (en) * 2015-04-01 2015-11-27 최상준 A Composition of Anti-Reflective Hardmask
KR20160121283A (en) * 2015-04-10 2016-10-19 삼성에스디아이 주식회사 Organic layer composition, organic layer, and method of forming patterns

Also Published As

Publication number Publication date
KR101941632B1 (en) 2019-01-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101940655B1 (en) Composition for hard mask
KR101812764B1 (en) Composition for hard mask
KR101910450B1 (en) Composition for hard mask
CN108628102B (en) Composition for hard mask
KR101950981B1 (en) Composition for hard mask
KR102389260B1 (en) Composition for hard mask
KR101775586B1 (en) Composition for hard mask
KR101941632B1 (en) Composition for hard mask
CN109143782B (en) Composition for hard mask and pattern forming method
KR20190001377A (en) Composition for hard mask
KR20190002987A (en) Composition for hard mask
KR102349972B1 (en) Composition for hard mask and method of forming pattern using the same
KR102349937B1 (en) Composition for hard mask
CN109212905B (en) Composition for hard mask
KR102349952B1 (en) Composition for hard mask
KR20170141960A (en) Composition for hard mask
KR102539888B1 (en) Composition for hard mask
KR101820647B1 (en) Composition for hard mask
KR102358173B1 (en) Composition for hard mask
KR20190083753A (en) Composition for hard mask
KR102349966B1 (en) Composition for hard mask
KR102622129B1 (en) Composition for hard mask
KR102358170B1 (en) Composition for hard mask
KR20190053545A (en) Composition for hard mask
KR20170141996A (en) Composition for hard mask

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right