KR20190081973A - Compound, organic layer composition, and method of forming patterns - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a moiety represented by chemical formula 1, a compound having a dendrimer structure including a moiety having a fluorene structure, an organic layer composition comprising the compound and a method for forming patterns using the organic layer composition. The chemical formula 1 is the same as defined in the specification. The compound of the present invention has excellent thermal resistance and etching resistance while having solubility.

Description

화합물, 유기막 조성물 및 패턴 형성 방법{COMPOUND, ORGANIC LAYER COMPOSITION, AND METHOD OF FORMING PATTERNS}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a compound, an organic film composition,

신규한 화합물, 상기 화합물을 포함하는 유기막 조성물, 그리고 상기 유기막 조성물을 사용하는 패턴 형성 방법에 관한 것이다.A novel compound, an organic film composition comprising the compound, and a pattern forming method using the organic film composition.

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

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

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

하드마스크 층은 선택적 식각 과정을 통하여 포토레지스트의 미세 패턴을 재료 층으로 전사해주는 중간 막으로서 역할을 한다.  따라서 하드마스크 층은 다중 식각 과정 동안 견딜 수 있도록 내열성 및 내식각성의 특성이 필요하다.The hard mask layer serves as an intermediate film for transferring the fine pattern of the photoresist to the material layer through the selective etching process. Therefore, the hard mask layer needs to have heat resistance and resistance to erosion resistance so as to withstand the multiple etching process.

한편, 근래 하드마스크 층은 화학기상증착 방법 대신 스핀-온 코팅(spin-on coating) 방법으로 형성하는 것이 제안되었다. 스핀-온 코팅 방법은 공정이 용이할 뿐만 아니라 갭-필(gap-fill) 특성 및 평탄화 특성을 개선할 수 있다. 미세 패턴을 실현하기 위해서는 다중 패턴 형성이 필수적인데 이때 패턴 안을 공극 없이 막으로 매립하는 매립 특성이 필요하게 된다. 또한, 피가공 기판에 단차가 있는 경우나 패턴 밀집 부분 및 패턴이 없는 영역이 웨이퍼 상에 함께 존재하는 경우, 하층막에 의해서 막 표면을 평탄화시킬 필요가 있다.Meanwhile, it has recently been proposed that the hard mask layer is formed by a spin-on coating method instead of the chemical vapor deposition method. The spin-on coating method is not only easy to process but also can improve gap-fill and planarization properties. In order to realize a fine pattern, it is necessary to form multiple patterns. In this case, the embedding characteristic of embedding the pattern in the film without voids is required. Further, in the case where there is a step on the substrate to be processed, or in the case where a pattern dense portion and an area having no pattern exist together on the wafer, it is necessary to planarize the film surface by the underlayer film.

상술한 하드마스크 층에 요구되는 특성들을 만족할 수 있는 유기막 재료가 요구된다. There is a demand for an organic film material which can satisfy the properties required for the hard mask layer described above.

일 구현예는 용해도를 확보하면서도 내열성 및 내식각성이 우수한 신규한 화합물을 제공한다.One embodiment provides a novel compound having excellent heat resistance and corrosion resistance while securing solubility.

다른 구현예는 상기 화합물을 포함하는 유기막 조성물을 제공한다. Another embodiment provides an organic film composition comprising such a compound.

또 다른 구현예는 상기 유기막 조성물을 사용한 패턴 형성 방법을 제공한다.Another embodiment provides a method of forming a pattern using the organic film composition.

일 구현예에 따르면, 하기 화학식 1로 표현되는 모이어티, 그리고 플루오렌 구조를 포함하는 모이어티를 포함하는 덴드리머 구조를 가지는 화합물을 제공한다.According to one embodiment, there is provided a compound having a dendrimer structure including a moiety represented by the following formula (1) and a moiety including a fluorene structure.

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 화학식 1에서,In Formula 1,

X는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C50 방향족 고리기이고, X is a substituted or unsubstituted C6 to C50 aromatic ring group,

Y는 하기 화학식 2로 표현되는 기이다:Y is a group represented by the following formula 2:

[화학식 2](2)

Figure pat00002
Figure pat00002

상기 화학식 2에서,In Formula 2,

R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소, 히드록시기, 할로겐 기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 또는 이들의 조합이고,R 1 and R 2 are each independently hydrogen, a hydroxyl group, a halogen group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkoxy group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, A substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroaryl group, or a combination thereof,

n은 0 내지 5인 정수이고,n is an integer from 0 to 5,

*은 연결지점이다.* Is the connection point.

상기 화학식 1에서 X는 하기 그룹 1에 나열된 치환 또는 비치환된 고리기 중 어느 하나일 수 있다.In Formula 1, X may be either a substituted or unsubstituted ring group listed in Group 1 below.

[그룹 1][Group 1]

Figure pat00003
Figure pat00003

상기 그룹 1에서,In the group 1,

Ra는 직접결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴렌기, 또는 이들의 조합이다. Ra represents a direct bond, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkylene group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenylene group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkynylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 arylene group , A substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroalkylene group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroarylene group, or a combination thereof.

상기 화합물은 하기 화학식 3 내지 5 중 어느 하나로 표현될 수 있다The compound may be represented by any one of the following formulas (3) to (5)

[화학식 3](3)

Figure pat00004
Figure pat00004

[화학식 4][Chemical Formula 4]

Figure pat00005
Figure pat00005

[화학식 5][Chemical Formula 5]

Figure pat00006
Figure pat00006

상기 화학식 3 내지 5에서,In the above formulas 3 to 5,

A는 상기 화학식 1로 표현되는 모이어티이고,A is a moiety represented by the above formula (1)

B는 플루오렌 구조를 포함하는 모이어티이고,B is a moiety comprising a fluorene structure,

D는

Figure pat00007
로 표현되는 모이어티로서, 여기서 A 및 B는 상기에서 정의한 바와 같고 *는 연결지점이고,D is
Figure pat00007
Wherein A and B are as defined above and * is a connection point,

a 내지 t는 각각 독립적으로 0 또는 1이되, 상기 화학식 3 내지 5에서 a 내지 d 중 적어도 하나는 1이고, 상기 화학식 4 및 5에서 e 내지 h 중 적어도 하나는 1이고, 상기 화학식 5에서 i 내지 t 중 적어도 하나는 1이다.a to t are independently 0 or 1, at least one of a to d in the formulas (3) to (5) is 1, at least one of e to h in the formulas (4) and (5) is 1, At least one of t is 1.

상기 플루오렌 구조를 포함하는 모이어티는 하기 그룹 2에서 선택되는 치환 또는 비치환된 고리기 중 어느 하나일 수 있다.The moiety containing the fluorene structure may be any of a substituted or unsubstituted ring group selected from the group 2 below.

[그룹 2][Group 2]

Figure pat00008
Figure pat00008

상기 화합물의 중량평균분자량이 500 내지 200,000일 수 있다. The weight average molecular weight of the compound may be 500 to 200,000.

다른 구현예에 따르면, 상술한 화합물, 그리고 용매를 포함하는 유기막 조성물을 제공한다.According to another embodiment, there is provided an organic film composition comprising the above-described compound, and a solvent.

상기 화합물은 상기 유기막 조성물의 총 함량에 대하여 0.1 중량% 내지 30 중량%로 포함될 수 있다.The compound may be contained in an amount of 0.1% by weight to 30% by weight based on the total amount of the organic film composition.

또 다른 구현예에 따르면, 기판 위에 재료 층을 형성하는 단계, 상기 재료 층 위에 상술한 중합체 및 용매를 포함하는 유기막 조성물을 적용하는 단계, 상기 유기막 조성물을 열처리하여 하드마스크 층을 형성하는 단계, 상기 하드마스크 층 위에 실리콘 함유 박막층을 형성하는 단계, 상기 실리콘 함유 박막층 위에 포토레지스트 층을 형성하는 단계, 상기 포토레지스트 층을 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 실리콘 함유 박막층 및 상기 하드마스크 층을 선택적으로 제거하고 상기 재료 층의 일부를 노출하는 단계, 그리고 상기 재료 층의 노출된 부분을 식각하는 단계를 포함하는 패턴 형성 방법을 제공한다.According to another embodiment, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a material layer on a substrate; applying an organic film composition comprising the polymer and the solvent on the material layer; heat treating the organic film composition to form a hard mask layer Containing thin film layer on the hard mask layer; forming a photoresist layer on the silicon-containing thin film layer; exposing and developing the photoresist layer to form a photoresist pattern; Selectively removing the silicon-containing thin film layer and the hard mask layer and exposing a portion of the material layer, and etching the exposed portion of the material layer.

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

상기 포토레지스트 층을 형성하는 단계 전에 바닥 반사 방지 층(BARC)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.And forming a bottom anti-reflective layer (BARC) before the step of forming the photoresist layer.

일 구현예에 따른 화합물은 덴드리머 구조를 가지고 다수의 관능기를 가진다. 이에 따라 기본적인 내식각성을 확보하면서도 분자 간 상호작용이 커지게 되어 갭-필 및 평탄화 특성이 우수하다. A compound according to one embodiment has a dendrimer structure and has a number of functional groups. As a result, the intermolecular interaction is increased while ensuring basic corrosion resistance, and the gap-fill and planarization characteristics are excellent.

도 1은 일 구현예에 따른 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 흐름도이고,
도 2는 단차 합계를 산출하는 계산식 1을 설명하기 위한 참고도이고,
도 3은 평탄화 특성을 평가하기 위한 계산식 2를 설명하기 위한 참고도이다.
FIG. 1 is a flow chart for explaining a pattern forming method according to an embodiment,
2 is a reference diagram for explaining calculation formula 1 for calculating a step sum,
3 is a reference diagram for explaining the calculation formula 2 for evaluating the planarization characteristic.

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

본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, '치환된'이란, 화합물 중의 수소 원자가 할로겐 원자(F, Br, Cl, 또는 I), 히드록시기, 알콕시기, 니트로기, 시아노기, 아미노기, 아지도기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 카르보닐기, 카르바밀기, 티올기, 에스테르기, 카르복실기나 그의 염, 술폰산기나 그의 염, 인산이나 그의 염, C1 내지 C30 알킬기, C2 내지 C30 알케닐기, C2 내지 C30 알키닐기, C6 내지 C30 아릴기, C7 내지 C30 아릴알킬기, C1 내지 C30 알콕시기, C1 내지 C20 헤테로알킬기, C3 내지 C20 헤테로아릴알킬기, C3 내지 C30 사이클로알킬기, C3 내지 C15의 사이클로알케닐기, C6 내지 C15 사이클로알키닐기, C3 내지 C30 헤테로사이클로알킬기 및 이들의 조합에서 선택된 치환기로 치환된 것을 의미한다.Unless otherwise defined herein, "substituted" means that the hydrogen atom in the compound is a halogen atom (F, Br, Cl, or I), a hydroxy group, an alkoxy group, a nitro group, a cyano group, an amino group, A carboxyl group or a salt thereof, a sulfonic acid group or a salt thereof, a phosphoric acid or a salt thereof, a C1 to C30 alkyl group, a C2 to C30 alkenyl group, a C2 to C30 alkenyl group, a C2 to C30 alkenyl group, A C3 to C30 cycloalkyl group, a C3 to C15 cycloalkenyl group, a C6 to C30 aryl group, a C7 to C30 arylalkyl group, a C1 to C30 alkoxy group, a C1 to C20 heteroalkyl group, a C3 to C20 heteroarylalkyl group, C6 to C15 cycloalkynyl groups, C3 to C30 heterocycloalkyl groups, and combinations thereof.

또한, 본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, '헤테로'란, N, O, S 및 P에서 선택된 헤테로 원자를 1 내지 3개 함유한 것을 의미한다.In addition, unless otherwise defined herein, "hetero" means containing 1 to 3 heteroatoms selected from N, O, S and P.

또한, 본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, '*'는 화합물 또는 화합물 부분(moiety)의 연결 지점을 가리킨다. Also, unless otherwise defined herein, '*' refers to the point of attachment of a compound or moiety.

이하 일 구현예에 따른 화합물을 설명한다.The compounds according to one embodiment are described below.

일 구현예에 따른 화합물은 하기 화학식 1로 표현되는 모이어티, 그리고 플루오렌 구조를 포함하는 모이어티를 포함한다.A compound according to one embodiment comprises a moiety represented by the following formula (1), and a moiety comprising a fluorene structure.

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure pat00009
Figure pat00009

상기 화학식 1에서,In Formula 1,

X는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C50 방향족 고리기이고, X is a substituted or unsubstituted C6 to C50 aromatic ring group,

Y는 하기 화학식 2로 표현되는 기이다:Y is a group represented by the following formula 2:

[화학식 2](2)

Figure pat00010
Figure pat00010

상기 화학식 2에서,In Formula 2,

R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소, 히드록시기, 할로겐 기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 또는 이들의 조합이고,R 1 and R 2 are each independently hydrogen, a hydroxyl group, a halogen group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkoxy group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, A substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroaryl group, or a combination thereof,

n은 0 내지 5인 정수이고,n is an integer from 0 to 5,

*은 연결지점이다.* Is the connection point.

상기 화합물은 상기 화학식 1로 표현되는 모이어티 및 플루오렌 구조를 포함하는 모이어티가 서로 교차로 위치하여 덴드리머 구조를 형성한다.In the compound, moieties represented by Formula 1 and moieties including a fluorene structure are located at an intersecting position to form a dendrimer structure.

덴드리머(Dendrimer)는 규칙적 가지 구조를 가지고 있는 거대 분자로, 구성 단위체를 한 단씩 연결하면서 합성된다. 덴드리머의 입체 구조는 중심 단위체의 구조에 따라 구형, 럭비공형, 콘(Corn)형 등이 있으며, 수 나노미터에서 수십 나노미터의 크기로 만들 수 있다.Dendrimer is a macromolecule with a regular branch structure, which is synthesized by connecting the constituent units one at a time. The stereostructure of the dendrimer has spherical shape, rugby shape, and cone shape depending on the structure of the central unit, and it can be made from several nanometers to tens nanometers.

일 구현예에 따른 화합물은 이와 같은 덴드리머 구조를 가짐으로써 구조 내에 다수의 관능기를 가지고, 이에 따라 분자 간 상호작용이 커지게 되어 갭-필 및 평탄화 특성을 더욱 강화할 수 있다. 또한, 상기 화합물은 그 구조 내에 방향족 고리기를 함유함으로써 기본적인 내식각성 및 내열성이 우수하다.Compounds according to one embodiment have such a dendrimer structure that they have a large number of functional groups in the structure, thereby increasing intermolecular interactions, thereby further enhancing the gap-fill and planarization characteristics. Further, the compound has an aromatic ring group in its structure, and thus has excellent basic corrosion resistance and heat resistance.

상기 화합물은 4방으로 뻗어가는 덴드리머 구조를 가지며 상기 화학식 1에서 Y부분이 상기 플루오렌 구조를 포함하는 모이어티와 연결되는 결합 사이트가 된다. 상기 화학식 1로 표현되는 모이어티는 상기 화학식 2로 표현되는 결합 사이트(Y) 4개와 연결되어 있으며, 중심에는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C50 방향족 고리기(Y)가 위치한다. The compound has a dendrimer structure extending in four chambers, and in the formula (1), the Y moiety becomes a binding site connected to a moiety having the fluorene structure. The moiety represented by the formula (1) is connected to four binding sites (Y) represented by the formula (2), and a substituted or unsubstituted C6 to C50 aromatic ring group (Y) is located at the center.

상기 화학식 1에서 X는 하기 그룹 1에 나열된 치환 또는 비치환된 고리기 중 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. In Formula 1, X may be any of a substituted or unsubstituted ring group listed in Group 1 below, but is not limited thereto.

[그룹 1][Group 1]

Figure pat00011
Figure pat00011

상기 그룹 1에서,In the group 1,

Ra는 직접결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴렌기, 또는 이들의 조합이다.R a is a direct bond, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkylene group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenylene group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkynylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl A substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroalkylene group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroarylene group, or a combination thereof.

상기 화학식 1에서 플루오렌 모이어티와 연결되는 4개의 결합 사이트 위치가 특별히 제한되지 않음은 당연하다.It is a matter of course that the positions of the four binding sites connected to the fluorene moiety in Formula 1 are not particularly limited.

또한, 상기 그룹 1의 고리기들은 도시된 바와 같이 비치환일 수도 있지만, 예컨대 히드록시기, 할로겐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 또는 이들의 조합에 의해 치환된 것일 수도 있다.The cyclic groups in Group 1 may be unsubstituted as shown, but may be substituted by, for example, a hydroxy group, a halogen group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkoxy group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, A substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroaryl group , Or a combination thereof.

상기 화학식 1에서 4개의 반응사이트인 Y는 상기 화학식 2로 표현되며, 상기 화학식 2에서 예컨대 n=1이고 R1 및 R2는 각각 수소일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.Y in the formula (1) is represented by the formula (2), and in the formula (2), for example, n = 1 and R 1 and R 2 may be hydrogen, but are not limited thereto.

예를 들어, 상기 화합물은 하기 화학식 3으로 표현될 수 있다. For example, the compound may be represented by the following formula (3).

[화학식 3](3)

Figure pat00012
Figure pat00012

상기 화학식 3에서,In Formula 3,

A는 상기 화학식 1로 표현되는 모이어티이고,A is a moiety represented by the above formula (1)

B는 플루오렌 구조를 포함하는 모이어티이고,B is a moiety comprising a fluorene structure,

a 내지 d는 각각 독립적으로 0 또는 1이되, a 내지 d 중 적어도 하나는 1이다. a to d are each independently 0 or 1, and at least one of a to d is 1;

예를 들어, 상기 화합물은 하기 화학식 4로 표현될 수 있다. For example, the compound may be represented by the following formula (4).

[화학식 4][Chemical Formula 4]

Figure pat00013
Figure pat00013

상기 화학식 4에서,In Formula 4,

A는 상기 화학식 1로 표현되는 모이어티이고,A is a moiety represented by the above formula (1)

B는 플루오렌 구조를 포함하는 모이어티이고,B is a moiety comprising a fluorene structure,

a 내지 h는 각각 독립적으로 0 또는 1이되, a 내지 d 중 적어도 하나는 1이고, e 내지 h 중 적어도 하나는 1이다.a to h each independently represents 0 or 1, provided that at least one of a to d is 1 and at least one of e to h is 1;

상기 화학식 4는 상기 화학식 3의 구조로부터 단위 구조가 한 단계 더 뻗어나간 구조를 표현한 것이다.The formula (4) represents a structure in which the unit structure is further extended from the structure of the formula (3).

예를 들어, 상기 화합물은 하기 화학식 5로 표현될 수 있다.For example, the compound may be represented by the following formula (5).

[화학식 5][Chemical Formula 5]

Figure pat00014
Figure pat00014

상기 화학식 5에서,In Formula 5,

A는 상기 화학식 1로 표현되는 모이어티이고,A is a moiety represented by the above formula (1)

B는 플루오렌 구조를 포함하는 모이어티이고,B is a moiety comprising a fluorene structure,

D는

Figure pat00015
로 표현되는 모이어티로서, 여기서 A 및 B는 상기에서 정의한 바와 같고 *는 연결지점이고,D is
Figure pat00015
Wherein A and B are as defined above and * is a connection point,

a 내지 t는 각각 독립적으로 0 또는 1이되, a 내지 d 중 적어도 하나는 1이고, e 내지 h 중 적어도 하나는 1이고, i 내지 t 중 적어도 하나는 1이다.each of a to t is independently 0 or 1, at least one of a to d is 1, at least one of e to h is 1, and at least one of i to t is 1.

상기 화학식 5는 상기 화학식4의 구조로부터 단위 구조가 한 단계 더 뻗어나간 구조를 표현한 것이다. 다만 상술한 화합물은 하기 화학식 5에서 더욱 확장된 덴드리머 구조도 본 발명에 포함될 수 있음은 당연하다.The formula (5) represents a structure in which the unit structure is further extended from the structure of the formula (4). However, it is needless to say that the above-mentioned compounds can also include the dendrimer structure further extended in the following formula (5).

한편, 상기 화학식 1에서 플루오렌 구조를 포함하는 모이어티는 예컨대 하기 그룹 2에서 선택되는 치환 또는 비치환된 고리기 중 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. The moiety having a fluorene structure in Formula 1 may be any of a substituted or unsubstituted ring group selected from the following Group 2, but is not limited thereto.

[그룹 2][Group 2]

Figure pat00016
Figure pat00016

상기 그룹 2의 모이어티들은 도시된 바와 같이 비치환일 수도 있지만, 예컨대 히드록시기, 할로겐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 또는 이들의 조합에 의해 치환된 것일 수도 있다.The moieties of Group 2 may be unsubstituted as shown, but may be substituted by, for example, a hydroxy group, a halogen group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkoxy group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, C30 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroaryl group, And may be substituted by a combination of these.

상기 화합물은 약 500 내지 200,000의 중량평균분자량을 가질 수 있고, 보다 구체적으로 약 1,000 내지 20,000의 중량평균분자량을 가질 수 있다. 상기 범위의 중량평균분자량을 가짐으로써 상기 화합물을 포함하는 유기막 조성물(예컨대, 하드마스크 조성물)의 탄소 함량 및 용매에 대한 용해도를 조절하여 최적화할 수 있다.The compound may have a weight average molecular weight of about 500 to 200,000, and more specifically, a weight average molecular weight of about 1,000 to 20,000. By having a weight average molecular weight in the above range, it is possible to optimize by controlling the carbon content of the organic film composition (for example, hard mask composition) containing the compound and the solubility in solvents.

상기 화합물을 유기막 재료로서 사용할 경우, 베이크 공정 중 핀-홀 및 보이드의 형성이나 두께 산포의 열화 없이 균일한 박막을 형성할 수 있을 뿐만 아니라 하부 기판(혹은 막)에 단차가 존재하는 경우 혹은 패턴을 형성하는 경우 우수한 갭-필 및 평탄화 특성을 제공할 수 있다.When the above compound is used as an organic film material, it is possible to form a uniform thin film without forming pin-holes and voids or deteriorate thickness scattering in the baking process, or when a step is present in the lower substrate (or film) It is possible to provide excellent gap-fill and planarization characteristics.

다른 구현예에 따르면, 상술한 화합물, 그리고 용매를 포함하는 유기막 조성물을 제공한다.According to another embodiment, there is provided an organic film composition comprising the above-described compound, and a solvent.

상기 용매는 상기 화합물에 대한 충분한 용해성 또는 분산성을 가지는 것이면 특별히 한정되지 않으나, 예컨대 프로필렌글리콜, 프로필렌글리콜 디아세테이트, 메톡시 프로판디올, 디에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜 부틸에테르, 트리(에틸렌글리콜)모노메틸에테르, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트, 사이클로헥사논, 에틸락테이트, 감마-부티로락톤, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, 메틸피롤리돈, 메틸피롤리디논, 아세틸아세톤및 에틸 3-에톡시프로피오네이트에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.The solvent is not particularly limited as long as it has sufficient solubility or dispersibility in the compound. Examples of the solvent include propylene glycol, propylene glycol diacetate, methoxypropanediol, diethylene glycol, diethylene glycol butyl ether, tri (ethylene glycol) But are not limited to, methyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, cyclohexanone, ethyl lactate, gamma-butyrolactone, N, N-dimethylformamide, , Methyl pyrrolidinone, acetylacetone, and ethyl 3-ethoxypropionate.

상기 화합물은 상기 유기막 조성물의 총 함량에 대하여 약 0.1 내지 50 중량%, 약 0.1 내지 30 중량%, 또는 약 0.1 내지 15 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위로 화합물이 포함됨으로써 유기막의 두께, 표면 거칠기 및 평탄화 정도를 조절할 수 있다.The compound may be included in an amount of about 0.1 to 50% by weight, about 0.1 to 30% by weight, or about 0.1 to 15% by weight based on the total amount of the organic film composition. By including the compound in the above range, the thickness, surface roughness and planarization degree of the organic film can be controlled.

상기 유기막 조성물은 추가적으로 계면활성제, 가교제, 열산 발생제, 가소제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다.The organic film composition may further include additives such as a surfactant, a crosslinking agent, a thermal acid generator, and a plasticizer.

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

상기 가교제는 예컨대 멜라민계, 치환요소계, 또는 이들 폴리머계 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 적어도 2개의 가교 형성 치환기를 갖는 가교제로, 예를 들면, 메톡시메틸화 글리코루릴, 부톡시메틸화 글리코루릴, 메톡시메틸화 멜라민, 부톡시메틸화 멜라민, 메톡시메틸화 벤조구아나민, 부톡시메틸화 벤조구아나민, 메톡시메틸화요소, 부톡시메틸화요소, 메톡시메틸화 티오요소, 또는 부톡시메틸화 티오요소 등의 화합물을 사용할 수 있다.Examples of the cross-linking agent include melamine-based, substitution-based, or polymer-based ones. Preferably, the crosslinking agent having at least two crosslinking substituents is, for example, a methoxymethylated glycerol, a butoxymethylated glyceryl, a methoxymethylated melamine, a butoxymethylated melamine, a methoxymethylated benzoguanamine, a butoxy Methylated benzoguanamine, methoxymethylated urea, butoxymethylated urea, methoxymethylated thiourea, or butoxymethylated thiourea can be used.

또한, 상기 가교제로는 내열성이 높은 가교제를 사용할 수 있다. 내열성이 높은 가교제로는 분자 내에 방향족 고리(예를 들면 벤젠 고리, 나프탈렌 고리)를 가지는 가교 형성 치환기를 함유하는 화합물을 사용할 수 있다.As the crosslinking agent, a crosslinking agent having high heat resistance can be used. As the crosslinking agent having high heat resistance, a compound containing a crosslinking forming substituent group having an aromatic ring (for example, a benzene ring or a naphthalene ring) in the molecule can be used.

상기 열산발생제는 예컨대 p-톨루엔술폰산, 트리플루오로메탄술폰산, 피리디늄p-톨루엔술폰산, 살리실산, 술포살리실산, 구연산, 안식향산, 하이드록시안식향산, 나프탈렌카르본산 등의 산성 화합물 또는/및 2,4,4,6-테트라브로모시클로헥사디에논, 벤조인토실레이트, 2-니트로벤질토실레이트, 그 밖에 유기술폰산알킬에스테르 등을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The acid generator may be an acidic compound such as p-toluenesulfonic acid, trifluoromethanesulfonic acid, pyridinium p-toluenesulfonic acid, salicylic acid, sulfosalicylic acid, citric acid, benzoic acid, hydroxybenzoic acid or naphthalenecarboxylic acid and / , 4,6-tetrabromocyclohexadienone, benzoin tosylate, 2-nitrobenzyl tosylate, and other organic sulfonic acid alkyl esters, but are not limited thereto.

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

또 다른 구현예에 따르면, 상술한 유기막 조성물을 사용하여 제조된 유기막을 제공한다. 상기 유기막은 상술한 유기막 조성물을 예컨대 기판 위에 코팅한 후 열처리 과정을 통해 경화된 형태일 수 있으며, 예컨대 하드마스크 층, 평탄화 막, 희생막, 충진제, 등 전자 디바이스에 사용되는 유기 박막을 포함할 수 있다. According to another embodiment, there is provided an organic film produced using the organic film composition described above. The organic layer may be in the form of a hardened layer, for example, a hard mask layer, a planarization layer, a sacrificial layer, a filler, etc., and an organic thin film used for electronic devices, .

이하 상술한 유기막 조성물을 사용하여 패턴을 형성하는 방법에 대하여 도 1을 참고하여 설명한다.Hereinafter, a method of forming a pattern using the above-described organic film composition will be described with reference to FIG.

도 1은 일 구현예에 따른 패턴 형성 방법을 설명하는 흐름도이다. 1 is a flowchart illustrating a pattern forming method according to an embodiment.

일 구현예에 따른 패턴 형성 방법은 기판 위에 재료 층을 형성하는 단계(S1), 상기 재료 층 위에 상술한 중합체 및 용매를 포함하는 유기막 조성물을 적용하는 단계(S2), 상기 유기막 조성물을 열처리하여 하드마스크 층을 형성하는 단계(S3), 상기 하드마스크 층 위에 실리콘 함유 박막층을 형성하는 단계(S4), 상기 실리콘 함유 박막층 위에 포토레지스트 층을 형성하는 단계(S5), 상기 포토레지스트 층을 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계(S6), 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 실리콘 함유 박막층 및 상기 하드마스크 층을 선택적으로 제거하고 상기 재료 층의 일부를 노출하는 단계(S7), 그리고 상기 재료 층의 노출된 부분을 식각하는 단계(S8)를 포함한다.The pattern forming method according to one embodiment includes the steps of forming a material layer on a substrate (S1), applying (S2) an organic film composition including the above-mentioned polymer and a solvent on the material layer, Forming a hard mask layer (S3) on the hard mask layer, forming a silicon-containing thin film layer on the hard mask layer (S4), forming a photoresist layer on the silicon-containing thin film layer (S5) (S6) selectively removing the silicon-containing thin film layer and the hard mask layer using the photoresist pattern and exposing a part of the material layer using the photoresist pattern, And etching the exposed portion of the material layer (S8).

상기 기판은 예컨대 실리콘 웨이퍼, 유리 기판 또는 고분자 기판일 수 있다.The substrate may be, for example, a silicon wafer, a glass substrate, or a polymer substrate.

상기 재료 층은 최종적으로 패턴하고자 하는 재료이며, 예컨대 알루미늄, 구리 등과 같은 금속층, 실리콘과 같은 반도체 층 또는 산화규소, 질화규소 등과 같은 절연층일 수 있다. 상기 재료 층은 예컨대 화학기상증착 방법으로 형성될 수 있다.The material layer is a material to be finally patterned and may be a metal layer such as aluminum, copper, or the like, a semiconductor layer such as silicon, or an insulating layer such as silicon oxide, silicon nitride, or the like. The material layer may be formed by, for example, a chemical vapor deposition method.

상기 유기막 조성물은 전술한 바와 같으며, 용액 형태로 제조되어 스핀-온 코팅방법으로 도포될 수 있다. 이 때 상기 유기막 조성물의 도포 두께는 특별히 한정되지 않으나, 예컨대 약 50 내지 200,000Å 두께로 도포될 수 있다.The organic film composition is as described above, and may be prepared in a solution form and applied by a spin-on coating method. At this time, the coating thickness of the organic film composition is not particularly limited, but can be applied, for example, to a thickness of about 50 to 200,000 angstroms.

상기 유기막 조성물을 열처리하는 단계는 예컨대 약 100 내지 700℃에서 약 10초 내지 1시간 동안 수행할 수 있다.The step of heat-treating the organic film composition may be performed at, for example, about 100 to 700 DEG C for about 10 seconds to 1 hour.

상기 실리콘 함유 박막층은 예컨대 SiCN, SiOC, SiON, SiOCN, SiC, SiO및/또는 SiN 등의 물질로 형성할 수 있다.The silicon-containing thin film layer may be formed of a material such as SiCN, SiOC, SiON, SiOCN, SiC, SiO and / or SiN.

또한 상기 포토레지스트 층을 형성하는 단계 전에 상기 실리콘 함유 박막층 상부에 바닥 반사방지 층(bottom anti-reflective coating, BARC)을 더 형성할 수도 있다.Further, a bottom anti-reflective coating (BARC) may be further formed on the silicon-containing thin film layer before the step of forming the photoresist layer.

상기 포토레지스트 층을 노광하는 단계는 예컨대 ArF, KrF 또는 EUV 등을 사용하여 수행할 수 있다. 또한 노광 후 약 100 내지 700℃에서 열처리 공정을 수행할 수 있다.The step of exposing the photoresist layer may be performed using, for example, ArF, KrF or EUV. Further, a heat treatment process may be performed at about 100 to 700 ° C after exposure.

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

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

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

합성예Synthetic example

합성예Synthetic example 1 One

기계 교반기와 냉각관을 구비한 500ml 2구 듀얼 플라스크에 bis-9,9-naphtholfluorene 20g(0.044몰)을 potassium carbonate 및 methyl iodide와 함께 DMF에 녹여 -OH를 methylation시킨 후, tetrahydrofuran(180g)에 넣어 온도를 -78℃로 내려 3시간 동안 교반하여 용해시켰다. 여기에 n-butyllithium 6.2g(0.097몰)을 천천히 넣어 준 다음 1시간 동안 교반했다. 4,4'-(1-methylethylidene)bis[2,6-bis(methoxymethyl)-4-methoxybenzene] 5g(0.012몰)을 THF (100g)에 넣어 온도를 -78℃로 내려 3시간 동안 교반하여 용해시킨 후 천천히 넣어주었다. 그리고 상온까지 천천히 승온시켰다. 3시간 방치 후, TLC로 모니터링하여 반응을 종결시켰다. 반응물에 에틸아세테이트 1000ml를 부어 계속 교반한 후에 분별깔때기를 이용하여, 유기층만 추출해 낸다. 다시 물을 500ml를 분별깔때기에 넣고 흔들어서 남아있는 불순물을 제거하는 과정을 3번 이상 반복하고 난 후에 유기층을 최종적으로 추출해 낸다. 20 g (0.044 moles) of bis-9,9-naphtholfluorene was dissolved in DMF together with potassium carbonate and methyl iodide, methylated with -OH and placed in tetrahydrofuran (180 g) in a 500 ml two-necked flask equipped with a mechanical stirrer and a cooling tube The temperature was lowered to -78 deg. C and dissolved by stirring for 3 hours. 6.2 g (0.097 mol) of n-butyllithium was slowly added thereto, followed by stirring for 1 hour. 5 g (0.012 mol) of 4,4 '- (1-methylethylidene) bis [2,6-bis (methoxymethyl) -4-methoxybenzene] was added to THF (100 g) And then slowly inserted. Then, the temperature was slowly raised to room temperature. After standing for 3 hours, the reaction was terminated by monitoring with TLC. To the reaction mixture is poured 1000 ml of ethyl acetate, stirring is continued, and then only the organic layer is extracted using a separating funnel. 500 ml of water is again added to the separating funnel and the remaining impurities are removed by shaking. The organic layer is finally extracted after repeating the process three times or more.

플라스크에 상기 제1 단계에서 얻은 9,9',9'',9'''-(5,5',5'',5'''-(5,5'-(propane-2,2-diyl)bis(2-methoxybenzene-5,3,1-triyl))tetrakis(methylene)tetrakis(6-methoxynaphthalene-5,2-diyl))tetrakis(9-(6-methoxynaphthalen-2-yl)-9H-fluorene)을 100g(0.0450 mol), 1-도데칸사이올 91.1g(0.450 mol), 수산화칼륨 30.3 g(0.540 mol) 및 N,N-다이메틸포름아마이드 350g을 첨가한 후, 120℃에서 8 시간 동안 교반하였다. 이어서 상기 혼합물을 냉각하고 5% 염화수소 용액으로 pH 7 정도로 중화한 후 형성된 침전물을 여과하여 1,1',1'',1'''-(5,5'-(propane-2,2-diyl)bis(2-hydroxybenzene-5,3,1-triyl))tetrakis(methylene)tetrakis(6-(9-(6-hydroxynaphthalen-2-yl)-9H-fluoren-9-yl)naphthalen-2-ol)을 얻었다. 그리고 나서 유기용액을 증발기로 농축하였고, 수득한 화합물에 테트라하이드로퓨란 700g을 첨가하여 용액 상태를 얻었다. 상기 용액을 교반되고 있는 헥산 3000ml가 들어있는 비커에 천천히 적가하여 침전을 형성하여 하기 화학식 A로 표현되는 중합체를 얻었다. 갤투과크로마토그래피(Gel permeation chromatography: GPC)를 사용하여 합성된 중합체의 중량평균분자량(Mw) 및 다분산도(Polydispersity, PD)를 측정하였다. (Mw: 2,000, PD: 1.11)The flask was charged with 9,9 ', 9 ", 9"' - (5,5 ', 5 ", 5'" - (5,5 '- (propane- tetrais (6-methoxynaphthalene-5,2-diyl) tetrakis (9- (6-methoxynaphthalen-2-yl) -9H- After adding 100 g (0.0450 mol) of fluorene, 91.1 g (0.450 mol) of 1-dodecan sulfate, 30.3 g (0.540 mol) of potassium hydroxide and 350 g of N, N- dimethylformamide, Lt; / RTI > The mixture was then cooled and neutralized to pH 7 with 5% hydrogen chloride solution. The precipitate formed was filtered to obtain 1,1 ', 1 ", 1"' - (5,5 '- (propane-2,2-diyl ) bis (2-hydroxybenzene-5,3,1-triyl) tetrakis (methylene) tetrakis (6- (9- (6-hydroxynaphthalen- 2- yl) -9H- fluoren-9-yl) naphthalen- ). The organic solution was then concentrated with an evaporator, and 700 g of tetrahydrofuran was added to the obtained compound to obtain a solution state. The solution was slowly added dropwise to a beaker containing 3000 ml of hexane being stirred to form a precipitate to obtain a polymer represented by the following formula (A). The weight average molecular weight (Mw) and polydispersity (PD) of the synthesized polymer were measured using Gel Permeation Chromatography (GPC). (Mw: 2,000, PD: 1.11)

[화학식 A](A)

Figure pat00017
Figure pat00017

상기 화학식 A에서 n1, n2, n3 및 n4는 각각 독립적으로 0 또는 1이다.In formula (A), n1, n2, n3 and n4 are each independently 0 or 1.

합성예Synthetic example 2 2

기계 교반기와 냉각관을 구비한 500ml 2구 듀얼 플라스크에 bis-9,9-naphtholfluorene 20g(0.044몰)을 potassium carbonate 및 methyl iodide와 함께 DMF에 녹여 -OH를 methylation시킨 후, tetrahydrofuran(180g)에 넣어 온도를 -78℃로 내려 3시간 동안 교반하여 용해시켰다. 여기에 n-butyllithium 6.2g(0.097몰)을 천천히 넣어 준 다음 1시간 동안 교반했다. 4,4'-(1-methylethylidene)bis[2,6-bis(methoxymethyl)-4-methoxybenzene] 5g(0.012몰)을 THF (100g)에 넣어 온도를 -78℃로 내려 3시간 동안 교반하여 용해시킨 후 빨리 넣어주었다. 그리고 상온까지 천천히 승온시켰다. 3시간 방치 후, TLC로 모니터링하여 반응을 종결시켰다. 반응물에 에틸아세테이트 1000ml를 부어 계속 교반한 후에 분별깔때기를 이용하여, 유기층만 추출해 낸다. 다시 물을 500ml를 분별깔때기에 넣고 흔들어서 남아있는 불순물을 제거하는 과정을 3번 이상 반복하고 난 후에 유기층을 최종적으로 추출해낸다.20 g (0.044 moles) of bis-9,9-naphtholfluorene was dissolved in DMF together with potassium carbonate and methyl iodide, methylated with -OH and placed in tetrahydrofuran (180 g) in a 500 ml two-necked flask equipped with a mechanical stirrer and a cooling tube The temperature was lowered to -78 deg. C and dissolved by stirring for 3 hours. 6.2 g (0.097 mol) of n-butyllithium was slowly added thereto, followed by stirring for 1 hour. 5 g (0.012 mol) of 4,4 '- (1-methylethylidene) bis [2,6-bis (methoxymethyl) -4-methoxybenzene] was added to THF (100 g) And then put it in quickly. Then, the temperature was slowly raised to room temperature. After standing for 3 hours, the reaction was terminated by monitoring with TLC. To the reaction mixture is poured 1000 ml of ethyl acetate, stirring is continued, and then only the organic layer is extracted using a separating funnel. 500 ml of water is again added to the separating funnel and the remaining impurities are removed by shaking. The organic layer is finally extracted after repeating the process three times or more.

플라스크에 상기 제1 단계에서 얻은 9,9',9'',9'''-(5,5',5'',5'''-(5,5'-(propane-2,2-diyl)bis(2-methoxybenzene-5,3,1-triyl))tetrakis(methylene)tetrakis(6-methoxynaphthalene-5,2-diyl))tetrakis(9-(6-methoxynaphthalen-2-yl)-9H-fluorene)을 100g(0.0450 mol), 1-도데칸사이올 91.1g(0.450 mol), 수산화칼륨 30.3g(0.540 mol) 및 N,N-다이메틸포름아마이드 350g을 첨가한 후, 120℃에서 8 시간 동안 교반하였다. 이어서 상기 혼합물을 냉각하고 5% 염화수소 용액으로 pH 7 정도로 중화한 후 형성된 침전물을 여과하여 1,1',1'',1'''-(5,5'-(propane-2,2-diyl)bis(2-hydroxybenzene-5,3,1-triyl))tetrakis(methylene)tetrakis(6-(9-(6-hydroxynaphthalen-2-yl)-9H-fluoren-9-yl)naphthalen-2-ol)을 얻었다. 그리고 나서 유기용액을 증발기로 농축하였고, 수득한 화합물에 테트라하이드로퓨란 700g을 첨가하여 용액 상태를 얻었다. 이 용액을 교반되고 있는 헥산 3000ml가 들어있는 비커에 천천히 적가하여 침전을 형성하여 하기 화학식 B로 표현되는 중합체를 얻었다. 갤투과크로마토그래피(Gel permeation chromatography: GPC)를 사용하여 합성된 중합체의 중량평균분자량(Mw) 및 다분산도(Polydispersity, PD)를 측정하였다. (Mw: 6,500, PD: 1.2)The flask was charged with 9,9 ', 9 ", 9"' - (5,5 ', 5 ", 5'" - (5,5 '- (propane- tetrais (6-methoxynaphthalene-5,2-diyl) tetrakis (9- (6-methoxynaphthalen-2-yl) -9H- fluorene in an amount of 100 g (0.0450 mol), 91.1 g (0.450 mol) of 1-dodecan sulfate, 30.3 g (0.540 mol) of potassium hydroxide and 350 g of N, N- dimethylformamide, Lt; / RTI > The mixture was then cooled and neutralized to pH 7 with 5% hydrogen chloride solution. The precipitate formed was filtered to obtain 1,1 ', 1 ", 1"' - (5,5 '- (propane-2,2-diyl ) bis (2-hydroxybenzene-5,3,1-triyl) tetrakis (methylene) tetrakis (6- (9- (6-hydroxynaphthalen- 2- yl) -9H- fluoren-9-yl) naphthalen- ). The organic solution was then concentrated with an evaporator, and 700 g of tetrahydrofuran was added to the obtained compound to obtain a solution state. This solution was slowly added dropwise to a beaker containing 3000 ml of hexane being stirred to form a precipitate to obtain a polymer represented by the following formula (B). The weight average molecular weight (Mw) and polydispersity (PD) of the synthesized polymer were measured using Gel Permeation Chromatography (GPC). (Mw: 6,500, PD: 1.2)

[화학식 B][Chemical Formula B]

Figure pat00018
Figure pat00018

상기 화학식 B에서 n1, n2, n3 및 n4는 각각 독립적으로 0 또는 1이다.In the formula (B), n1, n2, n3 and n4 are each independently 0 or 1.

합성예Synthetic example 3 3

기계 교반기와 냉각관을 구비한 500ml 2구 듀얼 플라스크에 bis-9,9-naphtholfluorene 20g(0.044몰)을 potassium carbonate 및 methyl iodide와 함께 DMF에 녹여 -OH를 methylation시킨 후, tetrahydrofuran(180g)에 넣어 온도를 -78℃로 내려 3시간 동안 교반하여 용해시켰다. 여기에 n-butyllithium 6.2g(0.097몰)을 천천히 넣어 준 다음 1시간 동안 교반했다. Perylene, 3,4,9,10-tetrakis(methoxymethyl) 5g(0.012몰)을 THF(100g)에 넣어 온도를 -78℃로 내려 3시간 동안 교반하여 용해시킨 후 천천히 넣어주었다. 그리고 상온까지 천천히 승온시켰다. 3시간 방치 후, TLC로 모니터링하여 반응을 종결시켰다. 반응물에 에틸아세테이트 1000ml를 부어 계속 교반한 후에 분별깔때기를 이용하여, 유기층만 추출해 낸다. 다시 물을 500ml를 분별깔때기에 넣고 흔들어서 남아있는 불순물을 제거하는 과정을 3번 이상 반복하고 난 후에 유기층을 최종적으로 추출해낸다.20 g (0.044 moles) of bis-9,9-naphtholfluorene was dissolved in DMF together with potassium carbonate and methyl iodide, methylated with -OH and placed in tetrahydrofuran (180 g) in a 500 ml two-necked flask equipped with a mechanical stirrer and a cooling tube The temperature was lowered to -78 deg. C and dissolved by stirring for 3 hours. 6.2 g (0.097 mol) of n-butyllithium was slowly added thereto, followed by stirring for 1 hour. 5 g (0.012 mol) of perylene, 3,4,9,10-tetrakis (methoxymethyl) was added to THF (100 g), and the temperature was lowered to -78 ° C., followed by stirring for 3 hours to dissolve. Then, the temperature was slowly raised to room temperature. After standing for 3 hours, the reaction was terminated by monitoring with TLC. To the reaction mixture is poured 1000 ml of ethyl acetate, stirring is continued, and then only the organic layer is extracted using a separating funnel. 500 ml of water is again added to the separating funnel and the remaining impurities are removed by shaking. The organic layer is finally extracted after repeating the process three times or more.

플라스크에 상기 제1 단계에서 얻은 3,4,9,10-tetrakis((3-methoxy-7-(9-(6-methoxynaphthalen-2-yl)-9H-fluoren-9-yl)naphthalen-2-yl)methyl)perylene을 100g(0.0450 mol), 1-도데칸사이올 91.1g(0.450 mol), 수산화칼륨 30.3g(0.540 mol) 및 N,N-다이메틸포름아마이드 350g을 첨가한 후, 120℃에서 8 시간 동안 교반하였다. 이어서 상기 혼합물을 냉각하고 5% 염화수소 용액으로 pH 7 정도로 중화한 후 형성된 침전물을 여과하여 3,3',3'',3'''-(perylene-3,4,9,10-tetrayltetrakis(methylene))tetrakis(6-(9-(6-hydroxynaphthalen-2-yl)-9H-fluoren-9-yl)naphthalen-2-ol)을 얻었다. 그리고 나서 유기용액을 증발기로 농축하였고, 수득한 화합물에 테트라하이드로퓨란 700g을 첨가하여 용액 상태를 얻었다. 이 용액을 교반되고 있는 헥산 3000ml가 들어있는 비커에 천천히 적가하여 침전을 형성하여 하기 화학식 C로 표현되는 중합체를 얻었다. 갤투과크로마토그래피(Gel permeation chromatography: GPC)를 사용하여 합성된 중합체의 중량평균분자량(Mw) 및 다분산도(Polydispersity, PD)를 측정하였다. (Mw: 2,000, PD: 1.1)The flask was charged with 3,4,9,10-tetrakis (3-methoxy-7- (9- (6-methoxynaphthalen-2-yl) -9H- fluoren- (0.450 mol) of 1-dodecane oxide, 30.3 g (0.540 mol) of potassium hydroxide and 350 g of N, N-dimethylformamide were added to the mixture at 120 DEG C Stir for 8 hours. The mixture was then cooled and neutralized to pH 7 with 5% hydrochloric acid solution. The precipitate formed was filtered to obtain 3,3 ', 3 ", 3' '- (perylene-3,4,9,10-tetrayltetrakis ))) tetrakis (6- (9- (6-hydroxynaphthalen-2-yl) -9H-fluoren-9-yl) naphthalen-2-ol. The organic solution was then concentrated with an evaporator, and 700 g of tetrahydrofuran was added to the obtained compound to obtain a solution state. This solution was slowly added dropwise to a beaker containing 3000 ml of hexane being stirred to form a precipitate to obtain a polymer represented by the following formula (C). The weight average molecular weight (Mw) and polydispersity (PD) of the synthesized polymer were measured using Gel Permeation Chromatography (GPC). (Mw: 2,000, PD: 1.1)

[화학식 C]≪ RTI ID = 0.0 &

Figure pat00019
Figure pat00019

상기 화학식 C에서 n1, n2, n3 및 n4는 각각 독립적으로 0 또는 1이다.In the formula (C), n1, n2, n3 and n4 are each independently 0 or 1.

비교합성예Comparative Synthetic Example 1 One

플라스크에 4,4'-(9H-fluorene-9,9-diyl)diphenol(38g), 1,4-bis(methoxymethyl)benzene(17g), 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) 82g 및 디에틸설페이트(diethylsulfate) 0.5g을 투입한 후, 100℃에서 2 내지 15시간 동안 교반하여 중합 반응을 수행하였다. 중량평균분자량이 2,000 내지 3,500일 때 반응을 완료하였다. 중합 반응이 완료된 후, 반응물을 상온으로 서서히 냉각시킨 후 상기 반응물을 증류수 40g 및 메탄올 400g에 투입하여 강하게 교반한 후, 정치시켰다. 상등액을 제거하고 침전물을 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) 80g에 녹인 후, 메탄올 320g, 물 320g를 이용하여 강하게 교반한 후, 정치시켰다(1차). 이때 얻어지는 상등액을 다시 제거하고 침전물을 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) 80g에 녹였다(2차). 상기 1차 및 2차 공정을 1회 정제 공정이라 하고, 이 정제 공정을 총 3회 실시하였다. 정제가 끝난 중합체를 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) 80g에 녹인 후, 감압 하에서 용액에 남아있는 메탄올 및 증류수를 제거하여 하기 화학식 D의 구조단위를 포함하는 화합물(Mw: 3,700)을 얻었다. In a flask, 82 g of 4,4 '- (9H-fluorene-9,9-diyl) diphenol (38 g), 1,4- bis (methoxymethyl) benzene (17 g), propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) 0.5 g of diethylsulfate was added thereto, followed by stirring at 100 ° C for 2 to 15 hours to carry out a polymerization reaction. The reaction was completed when the weight average molecular weight was 2,000 to 3,500. After completion of the polymerization reaction, the reaction product was gradually cooled to room temperature, and then the reaction product was added to 40 g of distilled water and 400 g of methanol, stirred vigorously, and allowed to stand. The supernatant was removed, and the precipitate was dissolved in 80 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA). After stirring vigorously using 320 g of methanol and 320 g of water, the solution was allowed to stand (first step). The resulting supernatant was again removed and the precipitate was dissolved in 80 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) (second order). The primary and secondary processes were referred to as a one-time purification process, and this purification process was performed three times in total. The purified polymer was dissolved in 80 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), and methanol and distilled water remaining in the solution were removed under reduced pressure to obtain a compound (Mw: 3,700) having a structural unit represented by the following formula (D).

[화학식 D][Chemical Formula D]

Figure pat00020
Figure pat00020

하드마스크Hard mask 조성물의 제조 Preparation of composition

실시예Example 1 One

합성예 1에서 얻은 화합물 1.2g을 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(propylene glycol monomethyl ether acetate, PGMEA)와 사이클로헥사논(cyclohexanone)(7:3(v/v))의 혼합 용매 10g에 녹인 후 0.1㎛의 테플론 필터로 여과하여 하드마스크 조성물을 제조하였다.1.2 g of the compound obtained in Synthesis Example 1 was dissolved in 10 g of a mixed solvent of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) and cyclohexanone (7: 3 (v / v) Of a Teflon filter to produce a hard mask composition.

실시예Example 2 2

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

실시예Example 3 3

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

비교예Comparative Example 1 One

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

평가 1: 용해도 실험Evaluation 1: Solubility experiment

실시예 1 내지 2와 비교예 1에 따른 하드마스크 조성물을 프로필렌 글리콜 모노에틸 에테르 아세테이트(PGMEA)에 10% 농도로 용해하였을 때 녹지 않는 부분이 있는지 확인하였다.When the hard mask composition according to Examples 1 to 2 and Comparative Example 1 was dissolved in propylene glycol monoethyl ether acetate (PGMEA) at a concentration of 10%, it was confirmed whether or not there was insoluble part.

그 결과를 하기 표 1에 나타낸다.The results are shown in Table 1 below.

표 2의 용해도 평가란에서, "○"는 육안으로 관찰했을 때 고형분이 남이 있지 않음을 의미하고, "X"는 육안으로 관찰했을 때 고형분이 남아 있음을 의미한다.In the solubility evaluation column of Table 2, "o" means that no solid content was observed when visually observed, and "X" means that solid content remained when observed with naked eyes.

용해도 평가Solubility assessment 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 비교예 1Comparative Example 1

평가 2: Evaluation 2: 단차Step 특성 실험 Characteristic experiment

패턴화된 웨이퍼에 실시예 1 내지 2와 비교예 1에 따른 하드마스크 조성물을 도포하고 베이크 공정을 거친 후, V-SEM 장비를 이용하여 갭-필 특성과 평탄화 특성을 관찰하였다. The patterned wafers were coated with the hard mask composition according to Examples 1 to 2 and Comparative Example 1, baked, and then gap-fill and planarization characteristics were observed using V-SEM equipment.

단차 특성은 하기 계산식 1로 수치화하였다. 도 2는 단차 합계를 산출하는 계산식 1을 설명하기 위한 참고도이다. 도 2를 참고하면, 단차 특성은 셀(cell)이 없는 페리(peri) 부분의 두께, 그리고 셀 위의 도포 두께의 차이가 크지 않을수록 우수하다. 도 2를 참고하면, 페리와의 거리에 따라 셀 부분에서의 막 두께가 달라지므로 페리에서 가까운 순서로 4개의 셀을 선정하여, 4개 지점에서 셀과 페리 영역의 단차의 합이 작을수록 평탄화 특성이 우수한 것으로 한다.The step characteristic is numerically expressed by the following equation (1). 2 is a reference diagram for explaining calculation formula 1 for calculating a step sum. Referring to FIG. 2, the step characteristics are better as the difference in the thickness of the peri portion without cells and the coating thickness on the cells is small. Referring to FIG. 2, since the film thickness in the cell portion varies depending on the distance from the ferry, four cells are selected in the order close to the ferry, and the smaller the sum of the steps of the cell and the ferry region is, .

[계산식 1] [Equation 1]

단차 합계(nm) = (h0-h1) + (h0-h2) + (h0-h3) + (h0-h4)(Nm) = (h0-h1) + (h0-h2) + (h0-h3) + (h0-h4)

평가 3: 갭-필 및 평탄화 특성 실험Evaluation 3: Gap-fill and planarization characteristics experiment

실시예 1 내지 2와 비교예 1에 따른 하드마스크 조성물을 용질 대비 용매의 질량비를 7대 93으로 조정하여 실리콘 웨이퍼에 스핀-코팅한 다음, 베이크 공정을 거쳐 절단면을 V-SEM을 이용하여 관찰하였다. 이상의 조건에서 베어 웨이퍼 상에서의 마스크 두께가 1100Å정도가 되었다.The hard mask composition according to Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 was spin-coated on a silicon wafer by adjusting the mass ratio of the solvent to the solute to 7 to 93 and then subjected to a baking process to observe the cut surfaces using V-SEM . Under the above conditions, the thickness of the mask on the bare wafer was about 1100 ANGSTROM.

갭-필 및 평탄화 특성은 전자 주사 현미경 (SEM)을 사용하여 패턴 단면을 관찰하여 보이드(void) 발생 유무로 판별하였고, 평탄화 특성은 도 3에서 (h1-h2)의 값으로 나타내어지는 단차를 측정하였다. 도 3의 계산식 2를 참고하면, h1은 기판에서 패턴이 형성되지 않은 임의의 3개 지점에서 측정한 박막의 두께를 평균한 값을 의미하고, h2는 기판에서 패턴이 형성된 임의의 3개 지점에서 측정한 박막의 두께를 의미한다. 도 3을 참고하면, 평탄화 특성은 h1 및 h2의 차이가 크기 않을수록 우수한 것이다.The gap-fill and planarization characteristics were determined by observing the cross-section of the pattern using a scanning electron microscope (SEM) to determine whether or not a void was generated. The planarization characteristic was evaluated as a step difference (h 1 -h 2 ) Were measured. Referring to equation 2 of Figure 3, h1 is an arbitrary three points of mean value by averaging the film thickness measured at any three points in that a pattern is formed on the substrate and, h 2 is formed in a pattern on the substrate Quot; means the thickness of the thin film measured in the " Referring to FIG. 3, the planarization characteristic is superior as the difference between h 1 and h 2 is small.

상기 평가 2 및 3의 결과를 하기 표 2에 나타낸다.The results of the evaluations 2 and 3 are shown in Table 2 below.

  막의 평탄도Flatness of membrane 갭필특성
(보이드 발생 여부)
Gap Fill Character
(Whether void is generated)
단차 합계
(nm)
Step total
(nm)
평탄화 특성
(%)
Planarization characteristics
(%)
실시예 1Example 1 2323 2525 XX 실시예 2Example 2 1616 2424 XX 실시예 3Example 3 2828 2828 XX 비교예 1Comparative Example 1 172.8172.8 5959 XX

표 2를 참고하면, 실시예 1 내지 2에 따른 하드마스크 조성물로부터 형성된 박막은 비교예 1에 따른 하드마스크 조성물로부터 형성된 박막과 비교하여, 계산식 1에 따른 단차 합계 및 계산식 2에 따른 평탄화 특성이 상대적으로 작은 값을 가져 우수한 막 평탄도를 가짐을 알 수 있다. Referring to Table 2, the thin film formed from the hard mask composition according to Examples 1 and 2 has a step sum according to Equation 1 and a planarization property according to Equation 2 are relatively higher than those formed from the hard mask composition according to Comparative Example 1. [ And it has a good film flatness.

평가 4: Rating 4: 내식각성Awareness of corrosion 실험 Experiment

실리콘 웨이퍼 위에 실시예 1 내지 2, 및 비교예 1에 따른 하드마스크 조성물 (중합체 함량: 9.5%)을 패턴이 형성된 실리콘 웨이퍼 위에 스핀-온 코팅 방법으로 코팅하였다. 이어서, 400℃에서 120초간 열처리하여 박막을 형성한 후 형성된 박막의 두께를 K-MAC社의 ST5000 박막 두께 측정기를 이용하여 측정하였다. The hard mask composition (polymer content: 9.5%) according to Examples 1 to 2 and Comparative Example 1 was coated on a silicon wafer by a spin-on coating method on a patterned silicon wafer. Then, a thin film was formed by heat treatment at 400 ° C for 120 seconds, and then the thickness of the thin film was measured using a ST-5000 thin film thickness gauge of K-MAC.

이어서, 상기 박막에 N2/O2 혼합 가스(50mT/ 300W/ 10O2/ 50N2)를 사용하여 각각 60초간 건식 식각을 실시한 후 박막의 두께를 다시 측정하였다. 건식 식각 전 후의 박막 두께와 식각 시간으로부터 하기 계산식 1에 의해 식각율(bulk etch rate, BER)을 계산하였다.Then, after performing dry etching for 60 seconds each using N 2 / O 2 mixed gas (50mT / 300W / 10O 2 / 50N 2) to the thin film was further measured the thickness of the thin film. The bulk etch rate (BER) was calculated from the thin film thickness before and after the dry etching and the etching time according to the following equation (1).

N2/O2 혼합 가스 대신 CFx 가스(100mT / 600W / 42CF4 / 600Ar / 15O2)를 사용하여 120초 동안 건식 식각을 실시하여 마찬가지로 하기 계산식 3에 의해 식각률을 계산하였다.The dry etching was performed for 120 seconds using CFx gas (100mT / 600W / 42CF 4 / 600Ar / 15O 2 ) instead of the N 2 / O 2 mixed gas and the etching rate was similarly calculated by the following formula 3.

[계산식 3][Equation 3]

Bulk etch rate (BER) = (초기 박막 두께 - 식각 후 박막 두께)/식각 시간(Å/sec)Bulk etch rate (BER) = (initial thin film thickness - thin film thickness after etching) / etching time (Å / sec)

평가 5: 내열성 실험Evaluation 5: Heat resistance test

실시예 1 내지 실시예 2, 및 비교예 1에 따른 하드마스크 조성물(10.0 중량%)을 실리콘 웨이퍼 위에 스핀 코팅한 후, 240℃에서 1분 동안 열처리하여 K-MAC社의 박막두께측정기 두께를 측정하였다. 그 후 400 ℃에서 2분동안 열처리하여 다시 두께를 측정하였다. 상기 두 온도에서 측정된 필름의 두께로부터 하기 계산식 4에 의거하여 박막 두께 감소율을 계산함으로써 하드마스크 필름의 상대적인 내열성의 정도를 수치화하였다.The hard mask composition (10.0% by weight) according to Examples 1 to 2 and Comparative Example 1 was spin-coated on a silicon wafer and then heat-treated at 240 ° C for 1 minute to measure the thickness of the thin film thickness meter of K- Respectively. Thereafter, the substrate was heat-treated at 400 ° C for 2 minutes, and then its thickness was measured again. From the thickness of the film measured at the two temperatures, the degree of relative heat resistance of the hard mask film was numerically calculated by calculating the thickness reduction ratio based on the following equation (4).

[계산식 4][Equation 4]

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

상기 평가 4 및 5의 결과를 하기 표 3에 나타낸다.The results of the evaluations 4 and 5 are shown in Table 3 below.

  Etch rate(Å/s)Etch rate (Å / s) 내열성(%)
(TGA)
Heat resistance (%)
(TGA)
CFxCFx N2/O2 N 2 / O 2 실시예 1Example 1 2828 2727 9595 실시예 2Example 2 2929 2727 9797 실시예 3Example 3 2424 2323 9898 비교예 1Comparative Example 1 2929 3030 9090

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, And falls within the scope of the invention.

Claims (14)

하기 화학식 1로 표현되는 모이어티, 그리고
플루오렌 구조를 포함하는 모이어티
를 포함하는
덴드리머 구조를 가지는 화합물:
[화학식 1]
Figure pat00021

상기 화학식 1에서,
X는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C50 방향족 고리기이고,
Y는 하기 화학식 2로 표현되는 기이다:
[화학식 2]
Figure pat00022

상기 화학식 2에서,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소, 히드록시기, 할로겐 기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 또는 이들의 조합이고,
n은 0 내지 5인 정수이고,
*은 연결지점이다.
A moiety represented by the following formula (1), and
A moiety containing a fluorene structure
Containing
Compounds having a dendrimer structure:
[Chemical Formula 1]
Figure pat00021

In Formula 1,
X is a substituted or unsubstituted C6 to C50 aromatic ring group,
Y is a group represented by the following formula 2:
(2)
Figure pat00022

In Formula 2,
R 1 and R 2 are each independently hydrogen, a hydroxyl group, a halogen group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkoxy group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, A substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroaryl group, or a combination thereof,
n is an integer from 0 to 5,
* Is the connection point.
제1항에서,
상기 화학식 1에서 X는 하기 그룹 1에 나열된 치환 또는 비치환된 고리기 중 어느 하나인 화합물:
[그룹 1]
Figure pat00023

상기 그룹 1에서,
Ra는 직접결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴렌기, 또는 이들의 조합이다.
The method of claim 1,
Wherein X in Formula (1) is any one of a substituted or unsubstituted ring group listed in the following Group 1:
[Group 1]
Figure pat00023

In the group 1,
R a is a direct bond, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkylene group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenylene group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkynylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl A substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroalkylene group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroarylene group, or a combination thereof.
제1항에서,
상기 화합물은 하기 화학식 3 내지 5 중 어느 하나로 표현되는 화합물:
[화학식 3]
Figure pat00024

[화학식 4]
Figure pat00025

[화학식 5]
Figure pat00026

상기 화학식 3 내지 5에서,
A는 상기 화학식 1로 표현되는 모이어티이고,
B는 플루오렌 구조를 포함하는 모이어티이고,
D는
Figure pat00027
로 표현되는 모이어티로서, 여기서 A 및 B는 상기에서 정의한 바와 같고 *는 연결지점이고,
a 내지 t는 각각 독립적으로 0 또는 1이되, 상기 화학식 3 내지 5에서 a 내지 d 중 적어도 하나는 1이고, 상기 화학식 4 및 5에서 e 내지 h 중 적어도 하나는 1이고, 상기 화학식 5에서 i 내지 t 중 적어도 하나는 1이다.
The method of claim 1,
Wherein said compound is represented by any one of the following formulas (3) to (5):
(3)
Figure pat00024

[Chemical Formula 4]
Figure pat00025

[Chemical Formula 5]
Figure pat00026

In the above formulas 3 to 5,
A is a moiety represented by the above formula (1)
B is a moiety comprising a fluorene structure,
D is
Figure pat00027
Wherein A and B are as defined above and * is a connection point,
a to t are independently 0 or 1, at least one of a to d in the formulas (3) to (5) is 1, at least one of e to h in the formulas (4) and (5) is 1, At least one of t is 1.
제1항에서,
상기 플루오렌 구조를 포함하는 모이어티는 하기 그룹 2에서 선택되는 치환 또는 비치환된 고리기 중 어느 하나인 화합물:
[그룹 2]
Figure pat00028
The method of claim 1,
Wherein the moiety containing the fluorene structure is any one of a substituted or unsubstituted ring group selected from the following Group 2:
[Group 2]
Figure pat00028
제1항에서,
중량평균분자량이 500 내지 200,000인 화합물.
The method of claim 1,
A compound having a weight average molecular weight of 500 to 200,000.
하기 화학식 1로 표현되는 모이어티, 그리고 플루오렌 구조를 포함하는 모이어티를 포함하는 덴드리머 구조를 가지는 화합물, 그리고
용매
를 포함하는 유기막 조성물:
[화학식 1]
Figure pat00029

상기 화학식 1에서,
X는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C50 방향족 고리기이고,
Y는 하기 화학식 2로 표현되는 기이다:
[화학식 2]
Figure pat00030

상기 화학식 2에서,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소, 히드록시기, 할로겐 기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 또는 이들의 조합이고,
n은 0 내지 5인 정수이고,
*은 연결지점이다.
A compound having a dendrimer structure including a moiety represented by the following formula 1 and a moiety having a fluorene structure, and
menstruum
: ≪ / RTI >
[Chemical Formula 1]
Figure pat00029

In Formula 1,
X is a substituted or unsubstituted C6 to C50 aromatic ring group,
Y is a group represented by the following formula 2:
(2)
Figure pat00030

In Formula 2,
R 1 and R 2 are each independently hydrogen, a hydroxyl group, a halogen group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkoxy group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, A substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroaryl group, or a combination thereof,
n is an integer from 0 to 5,
* Is the connection point.
제6항에서,
상기 화학식 1에서 X는 하기 그룹 1에 나열된 치환 또는 비치환된 고리기 중 어느 하나인 유기막 조성물:
[그룹 1]
Figure pat00031

상기 그룹 1에서,
Ra는 직접결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴렌기, 또는 이들의 조합이다.
The method of claim 6,
Wherein X in Formula 1 is any one of a substituted or unsubstituted ring group listed in Group 1 below:
[Group 1]
Figure pat00031

In the group 1,
R a is a direct bond, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkylene group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenylene group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkynylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl A substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroalkylene group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroarylene group, or a combination thereof.
제6항에서,
상기 화합물은 하기 화학식 3 내지 5 중 어느 하나로 표현되는 유기막 조성물:
[화학식 3]
Figure pat00032

[화학식 4]
Figure pat00033

[화학식 5]
Figure pat00034

상기 화학식 3 내지 5에서,
A는 상기 화학식 1로 표현되는 모이어티이고,
B는 플루오렌 구조를 포함하는 모이어티이고,
D는
Figure pat00035
로 표현되는 모이어티로서, 여기서 A 및 B는 상기에서 정의한 바와 같고 *는 연결지점이고,
a 내지 t는 각각 독립적으로 0 또는 1이되, 상기 화학식 3 내지 5에서 a 내지 d 중 적어도 하나는 1이고, 상기 화학식 4 및 5에서 e 내지 h 중 적어도 하나는 1이고, 상기 화학식 5에서 i 내지 t 중 적어도 하나는 1이다.
The method of claim 6,
Wherein the compound is represented by any one of the following Chemical Formulas 3 to 5:
(3)
Figure pat00032

[Chemical Formula 4]
Figure pat00033

[Chemical Formula 5]
Figure pat00034

In the above formulas 3 to 5,
A is a moiety represented by the above formula (1)
B is a moiety comprising a fluorene structure,
D is
Figure pat00035
Wherein A and B are as defined above and * is a connection point,
a to t are independently 0 or 1, at least one of a to d in the formulas (3) to (5) is 1, at least one of e to h in the formulas (4) and (5) is 1, At least one of t is 1.
제6항에서,
상기 플루오렌 구조를 포함하는 모이어티는 하기 그룹 2에서 선택되는 치환 또는 비치환된 고리기 중 어느 하나인 유기막 조성물:
[그룹 2]
Figure pat00036
The method of claim 6,
Wherein the moiety having the fluorene structure is any one of a substituted or unsubstituted ring group selected from the following Group 2:
[Group 2]
Figure pat00036
제6항에서,
상기 화합물의 중량평균분자량이 500 내지 200,000인 유기막 조성물.
The method of claim 6,
Wherein the compound has a weight average molecular weight of 500 to 200,000.
제6항에서,
상기 화합물은 상기 유기막 조성물의 총 함량에 대하여 0.1 중량% 내지 30 중량%로 포함되어 있는 유기막 조성물.
The method of claim 6,
Wherein the compound is contained in an amount of 0.1% by weight to 30% by weight based on the total amount of the organic film composition.
기판 위에 재료 층을 제공하는 단계,
상기 재료 층 위에 제6항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 유기막 조성물을 적용하는 단계,
상기 유기막 조성물을 열처리하여 하드마스크 층을 형성하는 단계,
상기 하드마스크 층 위에 실리콘 함유 박막층을 형성하는 단계,
상기 실리콘 함유 박막층 위에 포토레지스트 층을 형성하는 단계,
상기 포토레지스트 층을 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계,
상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 실리콘 함유 박막층 및 상기 하드마스크 층을 선택적으로 제거하고 상기 재료 층의 일부를 노출하는 단계, 그리고
상기 재료 층의 노출된 부분을 식각하는 단계
를 포함하는 패턴 형성 방법.
Providing a layer of material over the substrate,
Applying the organic film composition according to any one of claims 6 to 11 on the material layer,
Heat treating the organic film composition to form a hard mask layer,
Forming a silicon-containing thin film layer on the hard mask layer,
Forming a photoresist layer on the silicon-containing thin film layer,
Exposing and developing the photoresist layer to form a photoresist pattern,
Selectively removing the silicon-containing thin film layer and the hard mask layer using the photoresist pattern and exposing a portion of the material layer, and
Etching the exposed portion of the material layer
≪ / RTI >
제12항에서,
상기 유기막 조성물을 적용하는 단계는 스핀-온 코팅 방법으로 수행하는 패턴 형성 방법.
The method of claim 12,
Wherein the step of applying the organic film composition is performed by a spin-on coating method.
제12항에서,
상기 포토레지스트 층을 형성하는 단계 전에 바닥 반사 방지 층(BARC)을 형성하는 단계를 더 포함하는 패턴 형성 방법.
The method of claim 12,
Further comprising forming a bottom anti-reflective layer (BARC) before the step of forming the photoresist layer.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20120008357A (en) * 2010-07-16 2012-01-30 삼성모바일디스플레이주식회사 Dendrimer and organic light emitting device using the same
KR20120110048A (en) * 2011-03-28 2012-10-09 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 Biphenyl derivative, resist bottom layer material, bottom layer forming method, and patterning process
KR20140116349A (en) * 2013-03-21 2014-10-02 중앙대학교 산학협력단 Dendrimer composition having diamine core, organic optoelectronic device including the same
KR20170084691A (en) * 2016-01-12 2017-07-20 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 Method for forming multi-layer film and patterning process

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120008357A (en) * 2010-07-16 2012-01-30 삼성모바일디스플레이주식회사 Dendrimer and organic light emitting device using the same
KR20120110048A (en) * 2011-03-28 2012-10-09 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 Biphenyl derivative, resist bottom layer material, bottom layer forming method, and patterning process
KR20140116349A (en) * 2013-03-21 2014-10-02 중앙대학교 산학협력단 Dendrimer composition having diamine core, organic optoelectronic device including the same
KR20170084691A (en) * 2016-01-12 2017-07-20 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 Method for forming multi-layer film and patterning process

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