KR20200139503A - Compound for hardmask, hardmask composition comprising the same, and method for forming fine patterns of semiconductor device using the hardmask composition - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a compound for a hardmask, comprising a polycyclic aromatic compound, to a hardmask composition comprising the compound, and to a method for forming a fine pattern of a semiconductor device using the same. The compound for a hardmask of the present invention has excellent gap-fill performance and excellent heat resistance and etching resistance after curing because it has high solvent solubility applicable to a spin-on coating method.

Description

하드마스크용 화합물, 상기 화합물을 포함하는 하드마스크 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자의 미세 패턴 형성 방법{COMPOUND FOR HARDMASK, HARDMASK COMPOSITION COMPRISING THE SAME, AND METHOD FOR FORMING FINE PATTERNS OF SEMICONDUCTOR DEVICE USING THE HARDMASK COMPOSITION}A compound for a hardmask, a hardmask composition containing the compound, and a method for forming a fine pattern of a semiconductor device using the same TECHNICAL FIELD [COMPOUND FOR HARDMASK, HARDMASK COMPOSITION COMPRISING THE SAME, AND METHOD FOR FORMING FINE PATTERNS OF SEMICONDUCTOR DEVICE USING THE HARDMASK COMPOSITION}

본 발명은 하드마스크용 화합물, 상기 화합물을 포함하는 하드마스크 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자의 미세 패턴 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a hardmask compound, a hardmask composition comprising the compound, and a method for forming a fine pattern of a semiconductor device using the same.

최근 반도체 산업은 수백 나노미터 크기의 패턴에서 수 내지 수십 나노미터 크기의 패턴을 가지는 초미세 기술로 발전하고 있다. 이러한 초미세 기술을 실현하기 위해서는 포토레지스트 재료를 이용한 효과적인 리소그래픽 기법이 필수적이다. Recently, the semiconductor industry is developing from a pattern of several hundred nanometers to an ultra-fine technology having a pattern of several to tens of nanometers. In order to realize such ultra-fine technology, an effective lithographic technique using photoresist material is essential.

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

한편, 형성하고자 하는 패턴의 크기가 점차 감소함에 따라 상술한 전형적인 리소그래픽 기법만으로는 양호한 프로파일을 가진 미세 패턴을 형성하기 쉽지 않은 상황이다. On the other hand, as the size of the pattern to be formed gradually decreases, it is not easy to form a fine pattern having a good profile with only the above-described typical lithographic technique.

즉, 미세 패턴을 형성하기 위하여, 레지스트 패턴의 미세화가 진행됨에 따라, 해상도의 문제 또는 현상 후에 레지스트 패턴이 붕괴하는 등의 문제가 야기되고 있다.That is, in order to form a fine pattern, as the refining of the resist pattern proceeds, problems such as a resolution problem or a resist pattern collapse after development are caused.

이러한 문제점을 개선하기 위하여, 식각 마스크로 사용되는 레지스트를 박막화하는 대신, 레지스트와 에칭하고자 하는 반도체 기판 사이에 기판 가공시에 마스크로서 기능할 수 있는 레지스트 하층막, 일명 하드마스크 층(hardmask layer)이라고 불리는 층을 도입하는 방법이 제안되고 있다.In order to improve this problem, instead of thinning the resist used as an etching mask, it is called a resist underlayer, a so-called hardmask layer, that can function as a mask during substrate processing between the resist and the semiconductor substrate to be etched. A method of introducing a called layer has been proposed.

상기 하드마스크 층은 선택적 에칭 과정을 통하여 포토레지스트의 미세 패턴을 피식각층으로 전사해주는 중간막으로서 역할을 수행할 수 있도록, 다중 에칭 공정에 적합한 내에칭성이 요구되고 있으며, 그 대표적인 예로 높은 에칭 내성을 갖는 비정질 탄소층이 적용되고 있다.The hard mask layer is required to have etching resistance suitable for multiple etching processes so that it can serve as an interlayer that transfers the fine pattern of the photoresist to the layer to be etched through a selective etching process, and a representative example thereof is high etching resistance. It has an amorphous carbon layer is applied.

하지만, 상기 비정질 탄소층은 메탄가스, 에탄가스, 아세틸렌가스 등을 원료에 이용한 화학기상증착법(CVD)으로 형성되기 때문에, 그 증착 과정이 복잡하고 번거롭다는 단점이 있다.However, since the amorphous carbon layer is formed by chemical vapor deposition (CVD) using methane gas, ethane gas, and acetylene gas as raw materials, the deposition process is complicated and cumbersome.

최근에는 화학기상증착법 대신 스핀 온 카본 (spin on carbon) 물질을 이용한 스핀 코팅 (spin coating) 방법이 제안되고 있다. 상기 스핀 코팅 방법은 공정이 용이할 뿐만 아니라 갭-필(gap-fill) 특성 및 평탄화 특성을 개선할 수 있다는 이점이 있다.Recently, instead of chemical vapor deposition, a spin coating method using a spin on carbon material has been proposed. The spin coating method is advantageous in that it is easy to process and improves gap-fill characteristics and planarization characteristics.

하지만, 일반적으로 스핀-코팅 기법에 의해 도포되는 하드마스크 층은 화학적 또는 물리적 증착 방법으로 형성된 하드마스크 층과 비교하여 에칭 선택성이 좋지 않은 경향이 있다.However, in general, a hardmask layer applied by a spin-coating technique tends to have poor etching selectivity compared to a hardmask layer formed by a chemical or physical vapor deposition method.

이에, 스핀 코팅법이나 스크린 인쇄 등의 습식 방법으로 형성 가능할 뿐만 아니라, 형성 후에도 우수한 에칭 내성 및 내열성을 확보할 수 있는 하드마스크용 재료의 개발이 요구되고 있다.Accordingly, there is a need to develop a material for a hard mask that can not only be formed by a wet method such as spin coating or screen printing, but can also secure excellent etching resistance and heat resistance after formation.

한국 특허공개공보 제2017-0116044호Korean Patent Publication No. 2017-0116044

본 발명에서는 서로 비대칭형 위치에 적어도 2 이상의 히드록시기가 치환된 카본함량이 높은 다환(polycyclic) 방향족 화합물을 포함하는 하드마스크용 화합물을 제공하고자 한다.An object of the present invention is to provide a hardmask compound comprising a polycyclic aromatic compound having a high carbon content in which at least two or more hydroxy groups are substituted at an asymmetric position with each other.

또한, 본 발명에서는 상기 하드마스크용 화합물을 포함함으로써, 갭필 성능이 우수할 뿐만 아니라, 경화 후 내열성 및 에칭 내성이 우수한 하드마스크 조성물을 제공하고자 한다.In addition, in the present invention, by including the hardmask compound, it is intended to provide a hardmask composition having excellent gap-fill performance and excellent heat resistance and etching resistance after curing.

또한, 본 발명에서는 상기 하드마스크 조성물을 이용한 반도체 소자의 미세 패턴 형성방법을 제공하고자 한다.In addition, the present invention is to provide a method for forming a fine pattern of a semiconductor device using the hardmask composition.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에서는 적어도 2 이상의 히드록시기가 치환된 다환(polycyclic) 방향족 화합물을 포함하는 하드마스크용 화합물을 제공한다.In order to achieve the above object, an embodiment of the present invention provides a hardmask compound comprising a polycyclic aromatic compound substituted with at least two hydroxy groups.

상기 다환 방향족 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상일 수 있다.The polycyclic aromatic compound may be at least one selected from the group consisting of a compound represented by Formula 1 below and a compound represented by Formula 2 below.

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 화학식 1에서, In Formula 1,

R1 및 R4는 서로 독립적이고, 이중 적어도 하나는 탄소수 6 내지 20의 방향족 탄화수소기이고, 나머지는 히드록시기(-OH), 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 20의 방향족 탄화수소기이며,R 1 and R 4 are independent of each other, at least one of which is an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms, and the rest is a hydroxy group (-OH), an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms,

R2, R3, R5 및 R6 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 또는 -ORo이고, 이때 Ro는 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이다. R 2 , R 3 , R 5 and R 6 are Each independently Hydrogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or -OR o , wherein R o is hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.

[화학식 2][Formula 2]

Figure pat00002
Figure pat00002

상기 화학식 2에서, In Chemical Formula 2,

R7, R7a, R8 및 R8a 는 서로 독립적이고, 이중 적어도 둘 이상은 히드록시기(-OH)이며, 나머지는 탄소수 1 내지 10의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 20의 방향족 탄화수소기이고, 상기 히드록시기(-OH)는 서로 비대칭 구조를 가지며, R 7 , R 7a , R 8 and R 8a are independent of each other, of which at least two or more are hydroxy groups (-OH), the remainder is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms, and the hydroxy group ( -OH) has an asymmetric structure with each other,

R9, R10, R11 및 R12 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 또는 -ORo이고, 이때 Ro는 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이며,R 9 , R 10 , R 11 and R 12 are Each independently Hydrogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or -OR o , wherein R o is hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms,

n 및 m은 각각 독립적으로 0 내지 3 중 어느 하나의 정수이다. n and m are each independently an integer of 0 to 3.

구체적으로, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물에서, R1 및 R4는 서로 독립적이고, 이중 적어도 하나는 탄소수 6 내지 20의 방향족 탄화수소기이고, 나머지는 히드록시기(-OH) 또는 탄소수 6 내지 20의 방향족 탄화수소기이며, R2, R3, R5 및 R6 각각 독립적으로 수소 또는 -ORo이고, 이때 Ro는 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기일 수 있다.Specifically, in the compound represented by Formula 1, R 1 and R 4 are independent of each other, at least one of which is an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms, and the rest is a hydroxy group (-OH) or an aromatic having 6 to 20 carbon atoms A hydrocarbon group, and R 2 , R 3 , R 5 and R 6 are Each independently It is hydrogen or -OR o , wherein R o may be hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.

보다 구체적으로, 상기 화학식 1에서, R1 및 R4는 각각 독립적으로 탄소수 6 내지 20의 방향족 탄화수소기이고, R2 및 R5는 각각 독립적으로 수소 또는 -ORo이고, 이때 Ro는 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이며, R3 및 R6는 각각 독립적으로 수소일 수 있다.More specifically, in Formula 1, R 1 and R 4 are each independently an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms, and R 2 and R 5 are each independently Hydrogen or -OR o , wherein R o is hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and R 3 and R 6 are each independently It can be hydrogen.

또한, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물에서, R7, R7a, R8 및 R8a은 서로 독립적이고, 이중 적어도 둘 이상은 히드록시기(-OH)이며, 나머지는 탄소수 6 내지 20의 방향족 탄화수소기이고, 상기 히드록시기(-OH)는 서로 비대칭 구조를 가지며, R9, R10, R11 및 R12 각각 독립적으로 수소 또는 -ORo이고, 이때 Ro는 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이며, n 및 m은 각각 독립적으로 0 내지 3 중 어느 하나의 정수일 수 있다.In addition, in the compound represented by Formula 2, R 7 , R 7a , R 8 and R 8a are independent of each other, at least two of which are hydroxy groups (-OH), and the rest are aromatic hydrocarbon groups having 6 to 20 carbon atoms. , The hydroxy group (-OH) has an asymmetric structure with each other, R 9 , R 10 , R 11 and R 12 are Each independently Hydrogen or -OR o , wherein R o is hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and n and m may each independently be an integer of 0 to 3.

구체적으로, 상기 화학식 2에서, R7 및 R8은 각각 독립적으로 히드록시기(-OH) 또는 탄소수 6 내지 20의 방향족 탄화수소기이고, R7a 및 R8a은 히드록시기(-OH)이며, R9 및 R12 각각 독립적으로 수소, 또는 -ORo이고, 이때 Ro는 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이며, R10 및 R11는 각각 독립적으로 수소이고, n 및 m은 각각 독립적으로 0 내지 3 중 어느 하나의 정수일 수 있다.Specifically, in Formula 2, R 7 and R 8 are each independently a hydroxy group (-OH) or an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms, R 7a and R 8a are a hydroxy group (-OH), and R 9 and R 12 is Each independently Hydrogen, or -OR o , wherein R o is hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and R 10 and R 11 are each independently Hydrogen, and n and m may each independently be an integer of 0 to 3.

또한, 본 발명의 일 실시예에서는 본 발명의 하드마스크용 화합물 및 용매를 포함하는 하드마스크 조성물을 제공할 수 있다.In addition, in an embodiment of the present invention, it is possible to provide a hardmask composition comprising the compound and a solvent for a hardmask of the present invention.

상기 하드마스크용 화합물은 하드마스크 조성물 전체 중량을 기준으로 1 중량% 내지 65 중량%로 포함될 수 있다.The hardmask compound may be included in an amount of 1% to 65% by weight based on the total weight of the hardmask composition.

상기 용매는 케톤계 용매, 셀로솔브계 용매, 에스테르계 용매, 알코올계 용매 및 방향족계 탄화수소 용매로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상일 수 있으며, 구체적으로 사이클로헥사논, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트, 에틸 락테이트, 하이드록시이소부티르산메틸, 1-메톡시-2-프로판올 및 아니솔로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상일 수 있다.The solvent may be at least one or more selected from the group consisting of ketone solvents, cellosolve solvents, ester solvents, alcohol solvents and aromatic hydrocarbon solvents, and specifically cyclohexanone, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol mono It may be at least one selected from the group consisting of methyl ether acetate, ethyl lactate, methyl hydroxyisobutyrate, 1-methoxy-2-propanol, and anisole.

또한, 본 발명의 일 실시예에서는 In addition, in an embodiment of the present invention

기판 위의 피식각층 상부에 본 발명의 하드마스크 조성물을 코팅하는 단계;Coating the hardmask composition of the present invention on the layer to be etched on the substrate;

상기 하드마스크 조성물을 경화하여 하드마스크 층을 형성하는 단계;Curing the hardmask composition to form a hardmask layer;

상기 하드마스크 층 상부에 포토레지스트 층을 형성하는 단계;Forming a photoresist layer over the hardmask layer;

상기 포토레지스트 층을 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;Exposing and developing the photoresist layer to form a photoresist pattern;

상기 포토레지스트 패턴을 에칭 마스크로 이용하여 상기 하드마스크 층을 선택적으로 패터닝하는 단계; 및 Selectively patterning the hardmask layer using the photoresist pattern as an etching mask; And

상기 패턴화된 하드마스크층을 에칭 마스크로 이용하여 피식각층을 패터닝하는 단계;를 포함하는 반도체 소자의 패턴 형성 방법을 제공한다.It provides a method for forming a pattern of a semiconductor device comprising the step of patterning an etched layer by using the patterned hard mask layer as an etching mask.

상기 본 발명의 방법에서, 상기 하드마스크 조성물을 코팅하는 단계는 스핀-온 코팅 방법으로 수행할 수 있다.In the method of the present invention, the step of coating the hardmask composition may be performed by a spin-on coating method.

또한, 상기 하드마스크 조성물을 경화하는 단계는 100℃ 내지 500℃에서 열처리하여 수행될 수 있다.In addition, the step of curing the hardmask composition may be performed by heat treatment at 100°C to 500°C.

상기 본 발명의 방법은 상기 하드마스크 층을 형성하는 단계 후 및 포토레지스트 층을 형성하는 단계 전에 상기 하드마스크 층 상부에 반사방지막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method of the present invention may further include forming an anti-reflection layer on the hard mask layer after forming the hard mask layer and before forming the photoresist layer.

본 발명에 따르면, 적어도 2 이상의 히드록시기가 서로 비대칭형 위치에 치환된 다환 방향족 화합물을 포함함으로써, 스핀-온 코팅(spin-on coating) 방법에 적용 가능한 높은 용매 용해성을 가지며, 낮은 온도에서도 첨가제 없이 높은 가교도 (crosslink density)를 확보할 수 있는 하드마스크용 화합물을 제공할 수 있다. 또한, 이를 포함함으로써 우수한 갭필 성능을 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 경화 후 내열성 및 에칭 내성이 우수한 하드마스크 조성물을 제조할 수 있다. 나아가, 이를 이용하여, 높은 밀도의 균일한 수직의 패턴을 형성할 수 있는 반도체 소자의 미세 형성 방법을 제공할 수 있다.According to the present invention, by including a polycyclic aromatic compound in which at least two or more hydroxy groups are substituted at an asymmetric position with each other, it has a high solvent solubility applicable to a spin-on coating method, and is high without additives even at low temperatures. It is possible to provide a hardmask compound capable of securing a crosslink density. In addition, by including this, as well as securing excellent gap-fill performance, it is possible to prepare a hardmask composition having excellent heat resistance and etching resistance after curing. Furthermore, by using this, it is possible to provide a method for finely forming a semiconductor device capable of forming a uniform vertical pattern with a high density.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1 은 실험예 1에서 실시예 19-1의 갭필 평가용 하드마스크 조성물을 이용하여 형성된 하드마스크막의 단면에 대한 전자현미경(SEM) 사진이다.
도 2는 실험예 1에서 비교예 3-1의 갭필 평가용 하드마스크 조성물을 이용하여 형성된 하드마스크막의 단면에 대한 전자현미경(SEM) 사진이다.
도 3은 실험예 1에 따른 비교예 4-1의 갭필 평가용 하드마스크 조성물을 이용하여 형성된 하드마스크막의 단면에 대한 전자현미경(SEM) 사진이다.
The following drawings attached to the present specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical idea of the present invention together with the content of the above-described invention, so the present invention is limited to the matters described in such drawings. It is limited and should not be interpreted.
1 is an electron microscope (SEM) photograph of a cross section of a hard mask film formed using the hard mask composition for evaluating a gap fill of Example 19-1 in Experimental Example 1. FIG.
FIG. 2 is an electron microscope (SEM) photograph of a cross section of a hard mask film formed by using the hard mask composition for evaluating a gap fill of Comparative Example 3-1 in Experimental Example 1. FIG.
3 is an electron microscope (SEM) photograph of a cross section of a hard mask film formed using the hard mask composition for evaluating a gap fill of Comparative Example 4-1 according to Experimental Example 1. FIG.

이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in this specification and claims should not be construed as being limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor may appropriately define the concept of terms in order to describe his own invention in the best way. It should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that there is.

본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 예시적인 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. The terms used in the present specification are only used to describe exemplary embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.

본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 구성 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 구성 요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In the present specification, terms such as "comprise", "include" or "have" are intended to designate the presence of implemented features, numbers, steps, components, or a combination thereof, and one or more other features or It is to be understood that the possibility of the presence or addition of numbers, steps, elements, or combinations thereof is not preliminarily excluded.

본 명세서에서, "%"는 명시적인 다른 표시가 없는 한 중량%를 의미한다.In this specification, "%" means% by weight unless otherwise indicated.

본 발명을 설명하기에 앞서, 명세서 내에서 "탄소수 a 내지 b"의 기재에 있어서, "a" 및 "b"는 구체적인 작용기에 포함되는 탄소 원자의 개수를 의미한다. 즉, 상기 작용기는 "a" 내지 "b" 개의 탄소원자를 포함할 수 있다. 예를 들어, "탄소수 1 내지 5의 알킬기"는 탄소수 1 내지 5의 탄소 원자를 포함하는 알킬기, 즉 -CH3, -CH2CH3, -CH2CH2CH3, -CH2(CH2)CH3, -CH(CH2)CH2CH3 또는 -CH2CH2CH2CH2CH2- 등을 의미한다.Prior to describing the present invention, in the description of "carbon number a to b" in the specification, "a" and "b" mean the number of carbon atoms included in a specific functional group. That is, the functional group may include "a" to "b" carbon atoms. For example, the "alkyl group having 1 to 5 carbon atoms" is an alkyl group containing 1 to 5 carbon atoms, that is, -CH 3 , -CH 2 CH 3 , -CH 2 CH 2 CH 3 , -CH 2 (CH 2 )CH 3 , -CH(CH 2 )CH 2 CH 3 or -CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 -.

종래 반도체 소자 제조 시에, 높은 선택비를 가지는 하드마스크막용 스핀 온 카본층을 구현하기 위해서, 카본 함량이 높은 소재를 사용했다. 하지만, 카본 함량이 증가하는 경우, 용해도가 낮아져 용매에 녹일 수 있는 고형분의 양이 제한되기 때문에, 스핀 온 카본층을 균일한 두께로 형성하기 어려울 뿐만 아니라, 충분한 식각 선택비를 확보할 수 있는 두께로 형성하기가 쉽지 않았다. In conventional semiconductor device manufacturing, in order to implement a spin-on carbon layer for a hard mask film having a high selectivity, a material having a high carbon content was used. However, when the carbon content is increased, the solubility is lowered and the amount of solid content that can be dissolved in the solvent is limited, so it is difficult to form a spin-on carbon layer with a uniform thickness, and a thickness that can secure a sufficient etching selectivity. It was not easy to form.

이에, 본 발명자들은 유기용매에 대한 용해성이 높을 뿐만 아니라, 갭필 성능이 우수하고, 경화 후 내열성 및 에칭 내성이 우수한 하드마스크용 소재를 제공하기 위한 연구를 거듭한 결과, 가교 결합이 가능한 위치(site)의 수가 많은 화합물의 경우 이러한 요구를 충족하는 것을 알아내었다.Accordingly, the inventors of the present invention have conducted research to provide a material for a hardmask having high solubility in organic solvents, excellent gap fill performance, and excellent heat resistance and etching resistance after curing. For compounds with a large number of ), it has been found that these requirements are met.

이에, 본 발명자들은 적어도 2 이상의 히드록시기가 서로 비대칭형 위치에 치환된 카본함량이 높은 다환 방향족 화합물을 포함하는 경우, 스핀-온 코팅(spin-on coating) 방법에 적용 가능한 높은 용매 용해성을 가지는 동시에, 자가 가교 반응 (self-crosslinking reaction)이 가능하여 낮은 온도에서도 첨가제 없이 높은 가교도 (crosslink density)를 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 경화 후 내열성 및 에칭 내성이 우수한 하드마스크 조성물을 제조할 수 있음을 알아내고 본 발명을 완성하였다.Therefore, the present inventors have high solvent solubility applicable to a spin-on coating method when at least two or more hydroxy groups contain a polycyclic aromatic compound having a high carbon content substituted at an asymmetric position with each other, It is known that a self-crosslinking reaction is possible, so that a high crosslink density can be secured without additives even at a low temperature, as well as a hard mask composition having excellent heat resistance and etching resistance after curing. And completed the present invention.

하드마스크용 화합물Compound for hard mask

본 명세서에서는 적어도 2 이상의 히드록시기가 치환된 다환(polycyclic) 방향족 화합물을 포함하는 하드마스크용 화합물을 제공한다.In the present specification, a hardmask compound including a polycyclic aromatic compound in which at least two or more hydroxy groups are substituted is provided.

상기 다환 방향족 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상일 수 있다.The polycyclic aromatic compound may be at least one selected from the group consisting of a compound represented by Formula 1 below and a compound represented by Formula 2 below.

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00003
Figure pat00003

상기 화학식 1에서, In Formula 1,

R1 및 R4는 서로 독립적이고, 이중 적어도 하나는 탄소수 6 내지 20의 방향족 탄화수소기이고, 나머지는 히드록시기(-OH), 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 20의 방향족 탄화수소기이며,R 1 and R 4 are independent of each other, at least one of which is an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms, and the rest is a hydroxy group (-OH), an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms,

R2, R3, R5 및 R6 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 또는 -ORo이고, 이때 Ro는 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이다. R 2 , R 3 , R 5 and R 6 are Each independently Hydrogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or -OR o , wherein R o is hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.

[화학식 2][Formula 2]

Figure pat00004
Figure pat00004

상기 화학식 2에서, In Chemical Formula 2,

R7, R7a, R8 및 R8a 는 서로 독립적이고, 이중 적어도 둘 이상은 히드록시기(-OH)이며, 나머지는 탄소수 1 내지 10의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 20의 방향족 탄화수소기이고, 상기 히드록시기(-OH)는 서로 비대칭 구조를 가지며,R 7 , R 7a , R 8 and R 8a are independent of each other, of which at least two or more are hydroxy groups (-OH), the remainder is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms, and the hydroxy group ( -OH) has an asymmetric structure with each other,

R9, R10, R11 및 R12 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 또는 -ORo이고, 이때 Ro는 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이며,R 9 , R 10 , R 11 and R 12 are Each independently Hydrogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or -OR o , wherein R o is hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms,

n 및 m은 각각 독립적으로 0 내지 3 중 어느 하나의 정수이다. n and m are each independently an integer of 0 to 3.

본 명세서에서, 하드마스크용 화합물로 제공되는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 또는 상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 적어도 2 이상의 히드록시기가 치환된 카본함량이 높은 다환 방향족기를 포함하되, 상기 2 이상의 히드록시기가 서로 비대칭형 위치에 치환된 특정 구조를 가짐으로써, 저점도 물성과 스핀-온 코팅(spin-on coating) 방법에 적용 가능한 높은 용매 용해성을 가진다. 따라서, 이를 용매에 용해시켜 리소그래피용 하층막 형성 재료로 이용하는 경우, 단차를 갖는 기판 (예컨대, 스페이스 패턴 나 홀 패턴 등) 도포 시에도 스핀-온 코팅 방법으로 높은 평탄화도 (단차 매립 특성) 및 두께를 확보할 수 있다.In the present specification, the compound represented by Formula 1 or the compound represented by Formula 2 provided as a hardmask compound includes a polycyclic aromatic group having a high carbon content substituted with at least two hydroxy groups, wherein the two or more hydroxy groups are By having a specific structure substituted at an asymmetrical position, it has low viscosity properties and high solvent solubility applicable to a spin-on coating method. Therefore, when dissolving it in a solvent and using it as a material for forming an underlayer film for lithography, even when applying a substrate having a step (for example, a space pattern or a hole pattern, etc.) Can be secured.

더욱이, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 또는 상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 가교 결합이 가능한 위치(site)가 많기 때문에 첨가제 없이도 자가 가교 반응이 가능하다. 따라서, 저온 열처리 공정에서 비대칭 구조로 결합된 히드록시기(-OH)기가 탈수되면서, 축합 반응에 의한 가교 결합 반응이 일어나, 단시간에 고분자량의 중합체를 형성하여, 단단하고(rigid), 견고한 하드마스크 층을 형성할 수 있다. 더욱이, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 또는 상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 비교적 높은 탄소 농도를 갖는 화합물이라는 점에서, 경화 후 높은 에칭 내성을 확보할 수 있다. 더욱이, 이러한 구조의 강직함에 의해 형성된 막은 높은 내열성을 가지므로, 고온 베이크 조건에서도 사용이 가능하다. Moreover, since the compound represented by Formula 1 or the compound represented by Formula 2 has many sites capable of crosslinking, self-crosslinking reaction is possible without additives. Therefore, as the hydroxy group (-OH) group bonded in an asymmetric structure is dehydrated in the low-temperature heat treatment process, a crosslinking reaction occurs due to a condensation reaction, forming a high molecular weight polymer in a short time, thereby forming a rigid and robust hardmask layer. Can be formed. Moreover, since the compound represented by Formula 1 or the compound represented by Formula 2 is a compound having a relatively high carbon concentration, high etching resistance after curing can be secured. Moreover, since the film formed by the rigidity of this structure has high heat resistance, it can be used even under high temperature baking conditions.

이와 같이, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 또는 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 이용하는 경우, 하드마스크 층 형성 시 요구되는 특성, 예컨대 우수한 갭필 특성뿐만 아니라, 경화 후 기계적 특성, 내열 특성, 내화학성 및 식각 저항성을 확보할 수 있다.As described above, when the compound represented by Formula 1 or the compound represented by Formula 2 is used, properties required for forming the hardmask layer, such as excellent gap-fill properties, as well as mechanical properties, heat resistance, chemical resistance, and etching after curing Resistance can be secured.

특히, 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물 또는 화학식 2로 표시되는 화합물은 화합물의 구조 중심에 적어도 2 이상의 히드록시기가 비대칭형으로 치환되어 있는 다환 방향족기를 포함하기 때문에, 2 이상의 히드록시기가 히드록시기가 다환 방향족기의 양 말단에 위치하는 하기 화학식 9로 표시되는 화합물이나, 히드록시기 대신 2 이상의 카르복시기가 비대칭형 위치에 치환되어 있는 다환 방향족기를 포함하는 하기 화학식 10으로 표시되는 화합물 또는 2 이상의 히드록시기가 대칭형으로 치환되어 있는 다환 방향족기를 포함하는 하기 화학식 11로 표시되는 화합물에 비하여, 저온 열처리 공정하에서 히드록시기(-OH)기의 탈수가 더욱 용이하기 때문에, 가교 결합을 보다 용이하게 형성하여, 밀도가 높은 견고한 하드마스크 층을 형성할 수 있다. In particular, since the compound represented by Formula 1 or the compound represented by Formula 2 of the present invention contains a polycyclic aromatic group in which at least two hydroxy groups are asymmetrically substituted at the structural center of the compound, at least two hydroxy groups are polycyclic A compound represented by the following formula (9) located at both ends of the group, or a compound represented by the following formula (10) containing a polycyclic aromatic group in which two or more carboxyl groups are substituted at an asymmetric position instead of a hydroxy group, or two or more hydroxy groups are symmetrically substituted. Compared to the compound represented by Formula 11 below, which contains polycyclic aromatic groups, the hydroxy group (-OH) group is more easily dehydrated under the low temperature heat treatment process, so that the crosslinking bond is more easily formed and a high-density solid hardmask layer Can be formed.

[화학식 9][Formula 9]

Figure pat00005
Figure pat00005

[화학식 10][Formula 10]

Figure pat00006
Figure pat00006

[화학식 11][Formula 11]

Figure pat00007
Figure pat00007

(1) 화학식 1로 표시되는 화합물(1) compound represented by formula 1

구체적으로, 본 발명의 하드마스크용 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물일 수 있다.Specifically, the compound for a hard mask of the present invention may be a compound represented by the following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00008
Figure pat00008

상기 화학식 1에서, In Formula 1,

R1 및 R4는 서로 독립적이고, 이중 적어도 하나는 탄소수 6 내지 20의 방향족 탄화수소기이고, 나머지는 히드록시기(-OH), 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 20의 방향족 탄화수소기이며,R 1 and R 4 are independent of each other, at least one of which is an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms, and the rest is a hydroxy group (-OH), an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms,

R2, R3, R5 및 R6 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 또는 -ORo이고, 이때 Ro는 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이다. R 2 , R 3 , R 5 and R 6 are Each independently Hydrogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or -OR o , wherein R o is hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.

보다 구체적으로, 가교의 용이함과 유기용매에 대한 용해성을 고려하여, 상기 화학식 1에서, R1 및 R4는 서로 독립적이고, 이중 적어도 하나는 탄소수 6 내지 20의 방향족 탄화수소기이고, 나머지는 히드록시기(-OH) 또는 탄소수 6 내지 20의 방향족 탄화수소기이며, R2, R3, R5 및 R6 각각 독립적으로 수소 또는 -ORo이고, 이때 Ro는 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기일 수 있으며, 더욱 구체적으로, 상기 화학식 1에서, R1 및 R4는 각각 독립적으로 탄소수 6 내지 20의 방향족 탄화수소기이고, R2 및 R5는 각각 독립적으로 수소, 또는 -ORo이고, 이때 Ro는 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이며, R3 및 R6는 각각 독립적으로 수소일 수 있다.More specifically, in consideration of ease of crosslinking and solubility in an organic solvent, in Formula 1, R 1 and R 4 are independent of each other, of which at least one is an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms, and the rest is a hydroxy group ( -OH) or an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms, and R 2 , R 3 , R 5 and R 6 are Each independently Hydrogen or -OR o , wherein R o may be hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and more specifically, in Formula 1, R 1 and R 4 are each independently an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms , R 2 and R 5 are each independently Hydrogen, or -OR o , wherein R o is hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and R 3 and R 6 are each independently It can be hydrogen.

상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 그 대표적인 예로 하기 화학식 1a 내지 1l로 표시되는 화합물들로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상일 수 있다.The compound represented by Formula 1 may be at least one selected from the group consisting of compounds represented by the following Formulas 1a to 1l as a representative example.

[화학식 1a][Formula 1a]

Figure pat00009
Figure pat00009

[화학식 1b][Formula 1b]

Figure pat00010
Figure pat00010

[화학식 1c][Formula 1c]

Figure pat00011
Figure pat00011

[화학식 1d][Formula 1d]

Figure pat00012
Figure pat00012

[화학식 1e][Formula 1e]

Figure pat00013
Figure pat00013

[화학식 1f][Formula 1f]

Figure pat00014
Figure pat00014

[화학식 1g][Formula 1g]

Figure pat00015
Figure pat00015

[화학식 1h][Formula 1h]

Figure pat00016
Figure pat00016

[화학식 1i][Formula 1i]

Figure pat00017
Figure pat00017

[화학식 1j][Formula 1j]

Figure pat00018
Figure pat00018

[화학식 1k][Formula 1k]

Figure pat00019
Figure pat00019

[화학식 1l][Formula 1l]

Figure pat00020
Figure pat00020

상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 가교 결합을 용이하게 수행하기 위하여 축합 고리 및 치환기로 히드록시기(-OH)의 수가 높을수록 보다 바람직하다. 예컨대, 상기 화학식 1a 및 화학식 1b의 화합물보다 화학식 1c 및 1d의 화합물이 보다 바람직하고, 상기 화학식 1c 및 화학식 1d의 화합물보다 화학식 1e 및 1f의 화합물이 보다 바람직하다.The compound represented by Formula 1 is more preferable as the number of hydroxy groups (-OH) as condensed rings and substituents increases in order to facilitate crosslinking. For example, compounds of Formulas 1c and 1d are more preferable than compounds of Formulas 1a and 1b, and compounds of Formulas 1e and 1f are more preferable than compounds of Formulas 1c and 1d.

즉, 에칭 내성을 높이기 위해서는 육각형의 축합 고리가 많아 카본 함량이 높은 것이 바람직하다. 다만, 축합 고리 수가 증가하는 경우, 용매에 잘 용해되지 않아 스핀 온 코팅 방법을 적용하기 용이하지 않다는 단점이 있다.That is, in order to increase the etching resistance, it is preferable that the carbon content is high because there are many hexagonal condensed rings. However, when the number of condensed rings increases, there is a disadvantage that it is not easy to apply the spin-on coating method because it is not well soluble in a solvent.

이에, 본 발명에서는 이러한 문제점을 개선하고자, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물과 같이 적어도 2 이상의 히드록시기(-OH) 치환기를 포함함으로써 용해도를 확보할 수 있고, 열 가교 반응시 서로 견고한 가교 결합을 형성할 수 있으며, 에칭 내성을 확보할 수 있다. 특히, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 반복 구조를 가진 폴리머 형태가 아니기 때문에, 그 크기가 작아 홀 패턴과 같은 구멍에도 잘 매립되어 우수한 갭필 성능을 확보할 수 있다. 이러한 특성은 용해도 확보가 핵심 중 하나인 두께가 두꺼운 스핀 온 카본 소재에 큰 효과를 발휘할 수 있다. Thus, in the present invention, to improve this problem, By including at least two hydroxy group (-OH) substituents, such as the compound represented by Formula 1, solubility can be secured, strong crosslinking bonds can be formed with each other during a thermal crosslinking reaction, and etching resistance can be secured. In particular, since the compound represented by Formula 1 is not in the form of a polymer having a repeating structure, its size is small, and it is well buried in holes such as a hole pattern, thereby securing excellent gap-fill performance. This characteristic can exert a great effect on a thick spin-on carbon material where securing solubility is one of the keys.

한편, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 공지의 중합 방법을 응용하여 합성할 수 있다.Meanwhile, the compound represented by Formula 1 may be synthesized by applying a known polymerization method.

구체적으로 (i) 하기 화학식 3으로 표시되는 화합물 및 화학식 4로 표시되는 화합물 중 적어도 하나 이상의 화합물과 (ii) 브롬 원소 함유 방향족 화합물을 반응 용매에 투입하고, 중합개시제 조건하에서 중축합 반응을 수행하여 제조할 수 있다.Specifically, (i) at least one compound of the compound represented by the following formula 3 and the compound represented by formula 4 and (ii) an aromatic compound containing a bromine element are added to a reaction solvent, and a polycondensation reaction is performed under the conditions of a polymerization initiator. Can be manufactured.

[화학식 3][Formula 3]

Figure pat00021
Figure pat00021

[화학식 4][Formula 4]

Figure pat00022
Figure pat00022

상기 화학식 4에서, In Chemical Formula 4,

R13, R14, R15 및 R16 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 또는 히드록시기(-OH)이다.R 13 , R 14 , R 15 and R 16 are Each independently It is hydrogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or a hydroxy group (-OH).

이때, 상기 브롬 원소 함유 방향족 화합물은 브로모벤젠, 1-브로모나프탈렌(1-bromonaphthalene), 2-브로모나프탈렌, 9-브로모안트라센 (9-bromoanthracene), 2-브로모페난트렌(2-bromophenanthrene), 1-브로모피렌(1-bromopyrene) 및 2-브로모피렌으로 군으로부터 선택된 적어도 하나일 수 있으며, 구체적으로 브로모벤젠, 1-브로모나프탈렌, 9-브로모안트라센 및 1-브로모피렌으로 군으로부터 선택된 적어도 하나일 수 있다.At this time, the bromine element-containing aromatic compound is bromobenzene, 1-bromonaphthalene, 2-bromonaphthalene, 9-bromoanthracene, 2-bromophenanthrene (2- bromophenanthrene), 1-bromopyrene and 2-bromopyrene may be at least one selected from the group, specifically bromobenzene, 1-bromonaphthalene, 9-bromoanthracene and 1-bro It may be at least one selected from the group as furren.

이때, 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물 및 화학식 4로 표시되는 화합물 중 적어도 하나 이상의 화합물 : 브롬 원소 함유 방향족 화합물은 최적의 수율을 얻기 위하여 1:1.5 내지 1:5, 구체적으로 1:1.5 내지 1:4의 몰비 (몰랄 농도비)로 혼합될 수 있다. 만약, 상기 반응물들의 혼합비가 상기 범위를 벗어나는 경우, 부반응이 야기되어 수율이 저하될 수 있다.At this time, at least one compound of the compound represented by Formula 3 and the compound represented by Formula 4: The bromine element-containing aromatic compound is 1:1.5 to 1:5, specifically 1:1.5 to 1: It can be mixed at a molar ratio of 4 (molar concentration ratio). If the mixing ratio of the reactants is out of the above range, side reactions may be caused and the yield may decrease.

또한, 상기 반응 용매는 상기 화학식 3으로 표시되는 화합물 및 화학식 4로 표시되는 화합물과 브롬 원소 함유 방향족 화합물을 용이하게 용해시킬 수 있는 유기용매면 특별히 제한하지 않으며, 공지의 유기용매 중에서 적당히 선택하여 이용할 수 있다. 예를 들어, 상기 반응 용매는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 테트라하이드로푸란(THF), 디옥산, 에틸렌글리콜디메틸에테르, 에틸렌글리콜디에틸에테르, 디메틸포름아마이드(DMF) 또는 이들의 혼합용매 등을 예로 들 수 있으며, 이러한 용매를 단독으로 사용하거나, 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다.In addition, the reaction solvent is not particularly limited as long as it is an organic solvent capable of easily dissolving the compound represented by Formula 3, the compound represented by Formula 4, and the aromatic compound containing a bromine element, and appropriately selected from known organic solvents. I can. For example, the reaction solvent may be methanol, ethanol, propanol, butanol, tetrahydrofuran (THF), dioxane, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, dimethyl formamide (DMF), or a mixed solvent thereof. For example, these solvents may be used alone, or two or more may be used in combination.

상기 반응 용매의 사용량은, 사용하는 반응물 및 촉매의 종류, 더 나아가 반응조건 등에 따라 적당히 설정할 수 있고, 특별히 한정되지 않으나, 반응 원료 (예컨대, 화학식 3 및 4로 표시되는 화합물 중 적어도 하나 이상의 화합물과 브롬 원소 함유 화합물을 합한 전체 함량) 100 중량부에 대하여 1 중량부 내지 2,000 중량부 범위 내에서 적절히 사용할 수 있다.The amount of the reaction solvent used may be appropriately set depending on the type of reactant and catalyst to be used, further reaction conditions, etc., and is not particularly limited. The total amount of the bromine element-containing compound) may be suitably used within the range of 1 part by weight to 2,000 parts by weight based on 100 parts by weight.

또한, 상기 중합개시제는 메틸리튬, 에틸리튬, n-부틸리튬, sec-부틸리튬, tert-부틸리튬, 및 펜틸리튬으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상의 알킬리튬 화합물을 예로 들 수 있으며, 구체적으로 n-부틸리튬을 들 수 있다.In addition, the polymerization initiator may be at least one alkyllithium compound selected from the group consisting of methyl lithium, ethyl lithium, n-butyl lithium, sec-butyl lithium, tert-butyl lithium, and pentyl lithium, specifically n -Butyl lithium is mentioned.

상기 중합개시제는 본 발명에 사용하는 반응물의 함량에 따라 결정되는데, 구체적으로 반응 원료 (예컨대, 상기 화학식 3 및 4로 표시되는 화합물 중 적어도 하나 이상의 화합물과 브롬 원소 함유 화합물의 전체 함량) 100 중량부에 대하여 0.01 중량부 내지 0.2 중량부로 사용될 수 있다.The polymerization initiator is determined according to the content of the reactant used in the present invention, and specifically, 100 parts by weight of the reaction raw material (e.g., the total content of at least one compound and a bromine element-containing compound of the compounds represented by Chemical Formulas 3 and 4) Based on 0.01 parts by weight to 0.2 parts by weight may be used.

나아가, 상기 중축합 반응의 반응온도는, 반응 용매의 비점에 따라 적당히 선택할 수 있으나, 본 발명의 화학식 1로 표시되는 화합물을 얻기 위해서 반응온도는 높은편이 바람직하고, 구체적으로는 60℃ 내지 200℃의 범위가 바람직하다.Further, the reaction temperature of the polycondensation reaction can be appropriately selected according to the boiling point of the reaction solvent, but the reaction temperature is preferably higher in order to obtain the compound represented by Formula 1 of the present invention, and specifically, 60 to 200°C The range of is preferred.

이어서, 중축합 반응 완료 후 포화 염화암모늄 수용액을 첨가하여 반응을 종료할 수 있다.Then, after completion of the polycondensation reaction, a saturated aqueous ammonium chloride solution may be added to terminate the reaction.

그 다음, 얻어진 생성물을 공지의 방법을 이용하여 반응 용액으로부터 분리하여 수득할 수 있다. Then, the obtained product can be obtained by separating from the reaction solution using a known method.

예를 들면, 미반응 원료나 중합개시제 등을 제거하기 위하여 추출 용매로 에틸 아세테이트를 투입하여 반응 용액을 희석한 다음, 이를 분별 깔때기에 넣고 물 층이 중성이 될 때까지 분액 수세를 실시하였다.For example, in order to remove unreacted raw materials or polymerization initiators, ethyl acetate was added as an extraction solvent to dilute the reaction solution, and then put it in a separatory funnel and separated and washed with water until the water layer became neutral.

이때 상기 추출 용매는 반응물 100 중량부에 대하여 100 중량부 내지 1000 중량부 범위 내에서 적절히 사용할 수 있다.At this time, the extraction solvent may be appropriately used within the range of 100 parts by weight to 1000 parts by weight based on 100 parts by weight of the reactant.

이어서, 유기층을 회수한 다음, 이를 증류 제거하여, 현탁액을 얻은 다음, 얻은 현탁액에 석출 용매인 헵탄을 교반하면서 적하하여 결정을 석출시켰다.Subsequently, after the organic layer was collected, it was distilled off to obtain a suspension, and then, the obtained suspension was added dropwise while stirring the precipitation solvent, heptane, to precipitate crystals.

석출된 결정을 여과하여 분리한 다음, 여과에 의해 얻어진 고형물을 세척하고, 진공 건조하여 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 얻을 수 있다.After separating the precipitated crystals by filtration, the solid obtained by filtration is washed and dried in vacuo to obtain the compound represented by Formula 1 above.

(2) 화학식 2로 표시되는 화합물(2) compound represented by formula 2

또한, 본 발명의 하드마스크용 화합물은 하기 화학식 2로 표시되는 화합물일 수 있다.In addition, the compound for a hard mask of the present invention may be a compound represented by the following formula (2).

[화학식 2][Formula 2]

Figure pat00023
Figure pat00023

상기 화학식 2에서, In Chemical Formula 2,

R7, R7a, R8 및 R8a 는 서로 독립적이고, 이중 적어도 둘 이상은 히드록시기(-OH)이며, 나머지는 탄소수 1 내지 10의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 20의 방향족 탄화수소기이고, 상기 히드록시기(-OH)는 서로 비대칭 구조를 가지며,R 7 , R 7a , R 8 and R 8a are independent of each other, of which at least two or more are hydroxy groups (-OH), the remainder is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms, and the hydroxy group ( -OH) has an asymmetric structure with each other,

R9, R10, R11 및 R12 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 또는 -ORo이고, 이때 Ro는 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이며,R 9 , R 10 , R 11 and R 12 are Each independently Hydrogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or -OR o , wherein R o is hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms,

n 및 m은 각각 독립적으로 0 내지 3 중 어느 하나의 정수이다. n and m are each independently an integer of 0 to 3.

구체적으로, 가교의 용이함과 유기용매에 대한 용해성을 고려하여, 상기 화학식 2에서, R7, R7a, R8 및 R8a은 서로 독립적이고, 이중 적어도 둘 이상은 히드록시기(-OH)이며, 나머지는 탄소수 6 내지 20의 방향족 탄화수소기이고, 상기 히드록시기(-OH)는 서로 비대칭 구조를 가지며, R9, R10, R11 및 R12 각각 독립적으로 수소, 또는 -ORo이고, 이때 Ro는 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이며, n 및 m은 각각 독립적으로 0 내지 3 중 어느 하나의 정수일 수 있다.Specifically, in consideration of the ease of crosslinking and solubility in an organic solvent, in Formula 2, R 7 , R 7a , R 8 and R 8a are independent of each other, and at least two of them are hydroxy groups (-OH), and the rest Is an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms, the hydroxy group (-OH) has an asymmetric structure, and R 9 , R 10 , R 11 and R 12 are Each independently Hydrogen, or -OR o , wherein R o is hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and n and m may each independently be an integer of 0 to 3.

더욱 구체적으로, 상기 화학식 2에서, R7 및 R8은 각각 독립적으로 히드록시기(-OH) 또는 탄소수 6 내지 20의 방향족 탄화수소기이고, R7a 및 R8a은 히드록시기(-OH)이며, R9 및 R12 각각 독립적으로 수소, 또는 -ORo이고, 이때 Ro는 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이며, R10 및 R11는 각각 독립적으로 수소이고, n 및 m은 각각 독립적으로 0 내지 3 중 어느 하나의 정수일 수 있다.More specifically, in Formula 2, R 7 and R 8 are each independently a hydroxy group (-OH) or an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms, R 7a and R 8a are a hydroxy group (-OH), and R 9 and R 12 is Each independently Hydrogen, or -OR o , wherein R o is hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, and R 10 and R 11 are each independently Hydrogen, and n and m may each independently be an integer of 0 to 3.

상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 그 대표적인 예로 하기 화학식 2a 내지 2p로 표시되는 화합물들로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상일 수 있다.The compound represented by Formula 2 may be at least one selected from the group consisting of compounds represented by the following Formulas 2a to 2p.

[화학식 2a][Formula 2a]

Figure pat00024
Figure pat00024

[화학식 2b][Formula 2b]

Figure pat00025
Figure pat00025

[화학식 2c][Formula 2c]

Figure pat00026
Figure pat00026

[화학식 2d][Formula 2d]

Figure pat00027
Figure pat00027

[화학식 2e][Formula 2e]

Figure pat00028
Figure pat00028

[화학식 2f][Formula 2f]

Figure pat00029
Figure pat00029

[화학식 2g][Chemical Formula 2g]

Figure pat00030
Figure pat00030

[화학식 2h][Formula 2h]

Figure pat00031
Figure pat00031

[화학식 2i][Formula 2i]

Figure pat00032
Figure pat00032

[화학식 2j][Formula 2j]

Figure pat00033
Figure pat00033

[화학식 2k][Formula 2k]

Figure pat00034
Figure pat00034

[화학식 2l][Formula 2l]

Figure pat00035
Figure pat00035

[화학식 2m][Chemical Formula 2m]

Figure pat00036
Figure pat00036

[화학식 2n][Formula 2n]

Figure pat00037
Figure pat00037

[화학식 2o][Formula 2o]

Figure pat00038
Figure pat00038

[화학식 2p][Formula 2p]

Figure pat00039
Figure pat00039

상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 축합 고리 (fused ring) 및 치환된 히드록시기(-OH)기 수가 높을수록 보다 바람직하다. 예컨대, 상기 화학식 2a의 화합물보다 화학식 2c의 화합물이 보다 바람직하고, 상기 화학식 2c의 화합물보다 화학식 2e의 화합물이 보다 바람직하다.The compound represented by Formula 2 is more preferable as the number of fused rings and substituted hydroxyl (-OH) groups increases. For example, the compound of formula 2c is more preferable than the compound of formula 2a, and the compound of formula 2e is more preferable than the compound of formula 2c.

즉, 에칭 내성을 높이기 위해서는 육각형의 축합 고리가 많아 카본 함량이 높은 것이 바람직하다. 다만, 축합 고리 수가 증가하는 경우, 용매에 잘 용해되지 않아 스핀 온 코팅 방법을 적용하기 용이하지 않다는 단점이 있다.That is, in order to increase the etching resistance, it is preferable that the carbon content is high because there are many hexagonal condensed rings. However, when the number of condensed rings increases, there is a disadvantage that it is not easy to apply the spin-on coating method because it is not well soluble in a solvent.

이에, 본 발명에서는 이러한 문제점을 개선하고자, 상기 화학식 2로 표시되는 화합물과 같이 치환기로 적어도 2 이상의 히드록시기(-OH)를 포함함으로써 용해도를 확보할 수 있고, 열 가교 반응시 서로 견고한 가교 결합(Cross linking)을 형성할 수 있으며, 에칭 내성을 확보할 수 있다. Thus, in the present invention, to improve this problem, The solubility can be secured by including at least two hydroxy groups (-OH) as substituents, such as the compound represented by Chemical Formula 2, and strong cross-linking can be formed with each other during thermal cross-linking reaction, and etching resistance can be improved. Can be secured.

한편, 본 발명의 화학식 2로 표시되는 화합물은 공지의 중합 방법을 응용하여 합성할 수 있다.Meanwhile, the compound represented by Chemical Formula 2 of the present invention can be synthesized by applying a known polymerization method.

구체적으로 (i) 하기 화학식 5로 표시되는 화합물과 (ii) 브롬 원소 함유 방향족 화합물을 반응 용매에 투입하고, 중합개시제 조건하에서 중축합 반응시켜 제조할 수 있다.Specifically, (i) a compound represented by the following formula (5) and (ii) an aromatic compound containing a bromine element may be added to a reaction solvent, followed by polycondensation reaction under conditions of a polymerization initiator.

[화학식 5][Formula 5]

Figure pat00040
Figure pat00040

상기 화학식 5에서, In Chemical Formula 5,

R17, R18, R19 및 R20 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 또는 히드록시기(-OH)이고,R 17 , R 18 , R 19 and R 20 are Each independently Hydrogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or a hydroxy group (-OH),

o 및 p은 각각 독립적으로 0 내지 3 중 어느 하나의 정수이다.o and p are each independently an integer of 0 to 3.

이때, 상기 브롬 원소 함유 방향족 화합물은 브로모벤젠, 1-브로모나프탈렌, 2-브로모나프탈렌, 9-브로모안트라센, 2-브로모페난트렌, 1-브로모피렌 및 2-브로모피렌으로 군으로부터 선택된 적어도 하나일 수 있으며, 구체적으로 브로모벤젠, 1-브로모나프탈렌, 9-브로모안트라센 및 1-브로모피렌으로 군으로부터 선택된 적어도 하나일 수 있다.In this case, the bromine element-containing aromatic compound is bromobenzene, 1-bromonaphthalene, 2-bromonaphthalene, 9-bromoanthracene, 2-bromophenanthrene, 1-bromopyrene and 2-bromopyrene. It may be at least one selected from the group, and specifically, may be at least one selected from the group consisting of bromobenzene, 1-bromonaphthalene, 9-bromoanthracene, and 1-bromopyrene.

이때, 상기 화학식 5로 표시되는 화합물 : 브롬 원소 함유 방향족 화합물은 최적의 수율을 얻기 위하여 1:1.5 내지 1:5, 구체적으로 1:1.5 내지 1:4의 몰비 (몰랄 농도비)로 혼합될 수 있다. 만약, 상기 반응물들의 혼합비가 상기 범위를 벗어나는 경우, 부반응이 야기되어 수율이 저하될 수 있다.At this time, the compound represented by Formula 5: The aromatic compound containing a bromine element may be mixed in a molar ratio of 1:1.5 to 1:5, specifically 1:1.5 to 1:4 (molar concentration ratio) to obtain an optimum yield. . If the mixing ratio of the reactants is out of the above range, side reactions may be caused and the yield may decrease.

상기 반응 용매는 상기 화학식 5로 표시되는 화합물과 브롬 원소 함유 방향족 화합물을 용이하게 용해시킬 수 있는 유기용매면 특별히 제한하지 않으며, 공지의 유기 용매들 중에서 적당히 선택하여 이용할 수 있다. 예를 들어, 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 테트라하이드로푸란(THF), 디옥산, 에틸렌글리콜디메틸에테르, 에틸렌글리콜디에틸에테르, 디메틸포름아마이드(DMF) 또는 이들의 혼합용매 등을 예로 들 수 있으며, 이러한 용매를 단독으로 사용하거나, 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다.The reaction solvent is not particularly limited as long as it is an organic solvent capable of easily dissolving the compound represented by Chemical Formula 5 and the aromatic compound containing a bromine element, and may be appropriately selected from known organic solvents. For example, methanol, ethanol, propanol, butanol, tetrahydrofuran (THF), dioxane, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, dimethyl formamide (DMF), or a mixed solvent thereof, etc. are exemplified. , These solvents may be used alone, or two or more may be used in combination.

또한, 이들의 반응 용매의 사용량은, 사용하는 반응물 및 촉매의 종류, 더 나아가 반응조건 등에 따라 적당히 설정할 수 있고, 특별히 한정되지 않으나, 반응 원료 (예컨대, 화학식 5로 표시되는 화합물과 브롬 원소 함유 화합물 전체 함량) 100 중량부에 대하여 1 중량부 내지 2,000 중량부 범위 내에서 적절히 사용할 수 있다.In addition, the amount of the reaction solvent used may be appropriately set according to the type of reactant and catalyst to be used, further reaction conditions, etc., and is not particularly limited, but reaction raw materials (e.g., a compound represented by Formula 5 and a compound containing a bromine element) Total content) It can be suitably used within the range of 1 to 2,000 parts by weight based on 100 parts by weight.

또한, 상기 중합개시제는 메틸리튬, 에틸리튬, n-부틸리튬, sec-부틸리튬, tert-부틸리튬, 및 펜틸리튬으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상의 알킬리튬 화합물을 예로 들 수 있으며, 구체적으로 n-부틸리튬을 들 수 있다.In addition, the polymerization initiator may be at least one alkyllithium compound selected from the group consisting of methyl lithium, ethyl lithium, n-butyl lithium, sec-butyl lithium, tert-butyl lithium, and pentyl lithium, specifically n -Butyl lithium is mentioned.

상기 중합개시제는 본 발명에 사용하는 반응물의 함량에 따라 결정되는데, 구체적으로 반응 원료 (화학식 5로 표시되는 화합물과 브롬 원소 함유 화합물의 전체 합계) 100 중량부에 대하여 0.01 중량부 내지 0.2 중량부로 사용된다.The polymerization initiator is determined according to the content of the reactant used in the present invention, and specifically, it is used in an amount of 0.01 parts by weight to 0.2 parts by weight based on 100 parts by weight of the reaction raw material (the total sum of the compound represented by Chemical Formula 5 and the compound containing a bromine element). do.

나아가, 상기 중축합 반응의 반응온도는, 반응 용매의 비점에 따라 적당히 선택할 수 있으나, 본 발명의 화학식 2로 표시되는 화합물을 얻기 위해서 반응온도는 높은 편이 바람직하고, 구체적으로는 60℃ 내지 200℃의 범위가 바람직하다.Further, the reaction temperature of the polycondensation reaction can be appropriately selected according to the boiling point of the reaction solvent, but the reaction temperature is preferably higher in order to obtain the compound represented by Formula 2 of the present invention, and specifically, 60 to 200°C The range of is preferred.

이어서, 중축합 반응 완료 후 포화 염화암모늄 수용액을 첨가하여 반응을 종료할 수 있다.Then, after completion of the polycondensation reaction, a saturated aqueous ammonium chloride solution may be added to terminate the reaction.

그 다음, 얻어진 생성물을 공지의 방법을 이용하여 반응 용액으로 분리하여 수득할 수 있다. Then, the obtained product can be obtained by separating it into a reaction solution using a known method.

예를 들면, 미반응 원료나 중합개시제 등을 제거하기 위하여 추출 용매로 에틸 아세테이트를 투입하여 반응 용액을 희석한 다음, 이를 분별 깔때기에 넣고 물 층이 중성이 될 때까지 분액 수세를 실시하였다.For example, in order to remove unreacted raw materials or polymerization initiators, ethyl acetate was added as an extraction solvent to dilute the reaction solution, and then put it in a separatory funnel and separated and washed with water until the water layer became neutral.

이때 상기 추출 용매는 반응물 100 중량부에 대하여 100 중량부 내지 1000 중량부 범위 내에서 적절히 사용할 수 있다.At this time, the extraction solvent may be appropriately used within the range of 100 parts by weight to 1000 parts by weight based on 100 parts by weight of the reactant.

이어서, 유기층을 회수한 다음, 이를 증류 제거하여, 현탁액을 얻은 다음, 얻은 현탁액에 석출 용매인 헵탄을 교반하면서 적하하여 결정을 석출시켰다.Subsequently, after the organic layer was collected, it was distilled off to obtain a suspension, and then, the obtained suspension was added dropwise while stirring the precipitation solvent, heptane, to precipitate crystals.

석출된 결정을 여과하여 분리한 다음, 여과에 의해 얻어진 고형물을 세척하고, 진공 건조하여 상기 화학식 2로 표시되는 화합물을 얻을 수 있다.The precipitated crystals are separated by filtration, and then the solid obtained by filtration is washed and dried in vacuo to obtain a compound represented by Formula 2 above.

하드마스크 조성물Hard mask composition

또한, 본 발명의 일 실시예에서는 본 발명의 하드마스크용 화합물 및 용매를 포함하는 하드마스크 조성물을 제공할 수 있다.In addition, in an embodiment of the present invention, it is possible to provide a hardmask composition comprising the compound and a solvent for a hardmask of the present invention.

(1) 하드마스크용 화합물(1) Compound for hard mask

본 발명의 명세서에서, 상기 하드마스크 조성물에 포함되는 하드마스크용 화합물에 관한 설명은 전술한 내용과 중복되므로, 그 기재를 생략한다.In the specification of the present invention, since the description of the compound for a hard mask included in the hard mask composition is duplicated with the above, the description thereof will be omitted.

다만, 상기 하드마스크용 화합물의 함량과 관련하여, 상기 하드마스크용 화합물은 하드마스크 조성물 전체 중량을 기준으로 1 중량% 내지 65 중량%, 구체적으로 2 중량% 내지 50 중량%, 더욱 구체적으로 2 중량% 내지 35 중량%로 포함될 수 있다.However, with respect to the content of the hardmask compound, the hardmask compound is 1% to 65% by weight, specifically 2% to 50% by weight, more specifically 2% by weight based on the total weight of the hardmask composition % To 35% by weight may be included.

상기 하드마스크 조성물 중에 상기 하드마스크용 화합물이 상기 함량 범위로 포함되는 경우에, 우수한 갭필 특성을 확보할 수 있고, 경화 후에도 우수한 내열성 및 에칭 내성을 가지는 하드마스크 조성물을 제조할 수 있다.When the hardmask compound is included in the content range in the hardmask composition, excellent gap-fill properties can be secured, and a hardmask composition having excellent heat resistance and etching resistance can be prepared even after curing.

만약, 상기 하드마스크용 화합물 함량이 1 중량% 미만이면, 목적하고자 하는 박막 두께로 코팅하기 어렵기 때문에, 원하는 식각 내성을 확보할 수 없다는 단점이 있다. 또한, 상기 하드마스크용 화합물 함량이 65 중량%를 초과하면 용매에 대한 용해성 또는 분산성이 저하되기 때문에, 균일한 두께로 제막하기 어렵다는 단점이 있다. If the content of the compound for the hard mask is less than 1% by weight, it is difficult to coat with a desired thin film thickness, and thus, there is a disadvantage in that the desired etching resistance cannot be secured. In addition, when the content of the compound for a hard mask exceeds 65% by weight, solubility or dispersibility in a solvent decreases, and thus it is difficult to form a film with a uniform thickness.

(2) 용매(2) solvent

본 발명의 하드마스크 조성물에 포함되는 용매는 상기 하드마스크용 화합물을 용해하는 것이면 공지의 것을 특별한 제한 없이 이용할 수 있다. The solvent contained in the hardmask composition of the present invention can be used without particular limitation as long as it dissolves the hardmask compound.

상기 용매는 그 대표적인 예로 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 사이클로헥사논 등의 케톤계 용매, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트 (PGMEA)등의 셀로솔브계 용매, 에틸 락테이트, 아세트산메틸, 아세트산에틸, 아세트산부틸, 아세트산이소아밀, 에틸 락테이트, 메톡시프로피온산메틸, 하이드록시이소부티르산메틸 등의 에스테르계 용매, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 1-에톡시-2-프로판올(PGME) 등의 알코올계 용매, 톨루엔, 자일렌, 아니솔 등의 방향족계 탄화수소 등을 들 수 있으나, 이것들로 특별히 한정되지 않는다. 이들의 용매는 단독 용매를 사용할 수도 있고, 또는 2종 이상을 조합하여 이용할 수 있다.Typical examples of the solvent include ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, and cyclohexanone, cellosolve solvents such as propylene glycol monomethyl ether and propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), ethyl lactate. Ester solvents such as tate, methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, isoamyl acetate, ethyl lactate, methyl methoxypropionate, methyl hydroxyisobutyrate, methanol, ethanol, isopropanol, 1-ethoxy-2-propanol Alcohol solvents such as (PGME), aromatic hydrocarbons such as toluene, xylene, and anisole, etc., but are not particularly limited thereto. These solvents may be used alone, or may be used in combination of two or more.

상기 용매 중에서 안전성 개선을 위하여 사이클로헥사논, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트, 에틸 락테이트, 하이드록시이소부티르산메틸, 1-메톡시-2-프로판올, 또는 아니솔 등이 특히 바람직하다.Among the solvents, cyclohexanone, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl lactate, methyl hydroxyisobutyrate, 1-methoxy-2-propanol, or anisole are particularly preferred for safety improvement. Do.

이와 같이 제조된 본 발명의 하드마스크 조성물은 저온 및 고온 공정용 Thick ACL(High Defectivity, Low Producibility, High Cost) 하드 마스크 대체용으로 용해성이 우수하기 때문에, 아스펙트 비가 큰 수직의 패턴 프로파일에 대하여 우수한 갭필 성능을 확보할 수 있다. 또한, 낮은 온도에서 빠른 경화에 의해 높은 가교도를 확보할 수 있으므로, 저온 및 고온 열처리 공정시에 모두 적용 가능하다. The hardmask composition of the present invention prepared as described above has excellent solubility as a replacement for a thick ACL (High Defectivity, Low Producibility, High Cost) hard mask for low and high temperature processes, so it is excellent for a vertical pattern profile with a large aspect ratio. The gap fill performance can be secured. In addition, since a high degree of crosslinking can be secured by rapid curing at a low temperature, it is applicable to both low and high temperature heat treatment processes.

따라서, 본 발명의 하드마스크 조성물을 이용하면, 고밀도 필름 특성이 요구되는 필름의 상부, 중부 및 하부에 에칭 내성이 우수한 균일한 막을 형성할 수 있고, 더욱이, 패턴 형성을 위한 에칭 공정 시에 식각 마스크 패턴이 휘어지거나(bowing) 붕괴하는 문제점을 개선할 수 있으므로, 수직의 미세 패턴을 형성할 수 있다.Therefore, when the hardmask composition of the present invention is used, a uniform film having excellent etching resistance can be formed on the upper, middle, and lower portions of the film requiring high-density film characteristics, and furthermore, the etching mask during the etching process for pattern formation Since the problem of bowing or collapsing of the pattern can be improved, a vertical fine pattern can be formed.

패턴 형성 방법How to form a pattern

또한, 본 발명의 일 실시예에서는In addition, in an embodiment of the present invention

기판 위의 피식각층 상부에 본 발명의 하드마스크 조성물을 코팅하는 단계;Coating the hardmask composition of the present invention on the layer to be etched on the substrate;

상기 하드마스크 조성물을 경화하여 하드마스크 층을 형성하는 단계;Curing the hardmask composition to form a hardmask layer;

상기 하드마스크 층 상부에 포토레지스트 층을 형성하는 단계;Forming a photoresist layer over the hardmask layer;

상기 포토레지스트 층을 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;Exposing and developing the photoresist layer to form a photoresist pattern;

상기 포토레지스트 패턴을 에칭 마스크로 이용하여 상기 하드마스크 층을 선택적으로 패터닝하는 단계; 및 Selectively patterning the hardmask layer using the photoresist pattern as an etching mask; And

상기 패턴화된 하드마스크층을 에칭 마스크로 이용하여 피식각층을 패터닝하는 단계;를 포함하는 반도체 소자의 패턴 형성 방법을 제공할 수 있다.A method of forming a pattern of a semiconductor device including a step of patterning an etched layer using the patterned hard mask layer as an etching mask may be provided.

상기 본 발명의 방법에서 상기 피식각층은 산화질화막 또는 산화막 등을 이용하여 형성할 수 있다.In the method of the present invention, the layer to be etched may be formed using an oxynitride film or an oxide film.

상기 본 발명의 방법에서, 상기 하드마스크 조성물을 코팅하는 단계는 스핀-온 코팅 방법으로 수행될 수 있다.In the method of the present invention, the step of coating the hardmask composition may be performed by a spin-on coating method.

또한, 상기 하드마스크 조성물을 경화하는 단계는 100℃ 내지 500℃에서 열처리하여 수행될 수 있다.In addition, the step of curing the hardmask composition may be performed by heat treatment at 100°C to 500°C.

상기 하드마스크막은 약 500 Å 내지 2000Å 두께로 형성될 수 있다.The hard mask layer may be formed to a thickness of about 500 Å to 2000 Å.

이때, 본 발명의 하드마스크막은 단일층으로 형성되므로 공정 단계를 단순화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 스핀-온 코팅 방법으로 형성될 수 있으므로, 종래 포토레지스트막 형성용 장비를 이용하여 형성할 수 있으며, 후속 공정에서 통상의 제거 공정, 예를 들면 시너, 알칼리 용매 또는 불소 가스를 이용하는 제거 공정에 의해 제거가 용이하다. At this time, since the hard mask film of the present invention is formed as a single layer, not only can the process step be simplified, but also can be formed by a spin-on coating method, and thus can be formed using conventional photoresist film formation equipment, and subsequent In the process, removal is easy by a conventional removal process, for example, a removal process using a thinner, an alkali solvent or a fluorine gas.

한편, 본 발명의 방법은 상기 하드마스크 층을 형성하는 단계 후 및 포토레지스트 층을 형성하는 단계 전에 상기 하드마스크 층 상부에 반사방지막, 예컨대 실리콘 함유 박막층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the method of the present invention may further include forming an antireflection film, for example, a silicon-containing thin film layer on the hardmask layer after the step of forming the hardmask layer and before the step of forming the photoresist layer.

또한, 본 발명의 방법은 상기 하드마스크막의 에칭 선택비를 보다 확보하기 위하여 본 발명의 하드마스크용 조성물을 코팅하기 전에, 피식각층 상부에 비정질 카본층이나, 탄소 함량이 높은 폴리머층을 형성하는 단계를 추가로 포함하여, 2층의 하드마스크막을 이용할 수도 있다.In addition, the method of the present invention is a step of forming an amorphous carbon layer or a polymer layer having a high carbon content on the top of the layer to be etched before coating the composition for a hard mask of the present invention in order to further secure the etching selectivity of the hard mask film. In addition, a two-layer hard mask film may be used.

상기 본 발명의 방법에서 상기 패터닝하는 단계는 Cl2, Ar, O2/N2, CF4 및 C2F6 로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 가스를 이용하여 실시할 수 있다. In the method of the present invention, the patterning may be performed using one or more gases selected from the group consisting of Cl 2 , Ar, O 2 /N 2 , CF 4 and C 2 F 6 .

상기 에칭 공정 수행 시 전력 (power)은 에칭 장비, 사용하는 가스 또는 공정 종류 등에 따라 매우 다양하게 적용될 수 있으나, 바람직하게는 약 300∼1000W의 소스 RF 전력 (source RF power)과 약 0∼300W 정도의 바이어스 전력 (bias power)이 가해진다.When performing the etching process, power can be applied in a wide variety depending on the etching equipment, gas used, or the type of process, but preferably, source RF power of about 300 to 1000W and about 0 to 300W. The bias power of is applied.

한편, 상기 방법에서 에칭 공정 후 남아있는 포토레지스트 패턴이나, 하드마스크 패턴은 일반적인 시너 조성물, 알칼리 용매 또는 불소 가스를 이용한 제거 공정으로 제거할 수 있다.Meanwhile, in the above method, the photoresist pattern or the hard mask pattern remaining after the etching process may be removed by a removal process using a general thinner composition, an alkali solvent, or a fluorine gas.

본 발명에 의한 하드마스크 조성물 및 반도체 소자의 미세 패턴 형성 방법은 KrF, VUV, EUV, E-빔, X-선 또는 이온빔과 같은 단파장, 바람직하게는 193 nm ArF 광원을 사용하는 초미세 패턴 형성 공정에 적용할 수 있다.The method for forming a fine pattern of a hardmask composition and a semiconductor device according to the present invention is an ultrafine pattern forming process using a short wavelength such as KrF, VUV, EUV, E-beam, X-ray or ion beam, preferably 193 nm ArF light source. Can be applied to

또한, 본 발명에서는 상기 반도체 소자의 패턴 형성 방법을 포함하는 반도체 소자의 제조 방법에 의하여 제조된 반도체 소자를 제공한다.In addition, the present invention provides a semiconductor device manufactured by a method of manufacturing a semiconductor device including the method of forming a pattern of the semiconductor device.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의해 한정되지 않는다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by examples. However, the following examples are only for illustrating the present invention, and the contents of the present invention are not limited by the following examples.

실시예Example

실시예 1. Example 1.

(화학식 1a의 화합물의 제조)(Preparation of the compound of formula 1a)

질소 분위기하에, 온도계, 환류관을 부착한 500 ml 3구 플라스크에 브로모벤젠 20g을 칭량하고, 테트라하이드로푸란 200 ml를 첨가하여 균일하게 교반하였다. 플라스크를 드라이아이스로 냉각하고, 2.5 mol/L n-부틸리튬-헥산 용액 30ml를 20분간 걸쳐 적하한 후, 5시간 숙성했다. 숙성 종료 후, 냉매를 빙욕으로 바꿔 -20℃에서 20wt%의 1,4-싸이클로헥산다이온 용액 50g을 20분간 걸쳐 적하하였다. 실온에서 5시간 숙성한 후, 포화 염화암모늄 수용액 100 ml로 반응을 정지했다. 에틸 아세테이트 400 ml로 희석 후, 분액 깔대기로 옮겨 물 층이 중성으로 될 때까지 분액 수세를 했다. 유기층을 회수하여, 용매를 증류 제거하여 현탁액을 얻었다. 얻어진 현탁액에 헵탄 300g을 교반하면서 적하하여 결정을 석출시켰다. 결정을 깔대기로 여과 수집하고, 세정 용액 (에틸 아세테이트:헥산 = 1:2 부피비) 300 ml로 3회 세정을 하고 60℃에서 진공 건조하여 화학식 1a로 표현되는 화합물 (수율:93%)을 얻었다.In a nitrogen atmosphere, 20 g of bromobenzene was weighed into a 500 ml three-neck flask equipped with a thermometer and a reflux tube, and 200 ml of tetrahydrofuran was added, followed by uniform stirring. The flask was cooled with dry ice, and 30 ml of a 2.5 mol/L n-butyllithium-hexane solution was added dropwise over 20 minutes, and then aged for 5 hours. After completion of the aging, the refrigerant was changed to an ice bath, and 50 g of a 20 wt% 1,4-cyclohexanedione solution was added dropwise at -20°C over 20 minutes. After aging at room temperature for 5 hours, the reaction was stopped with 100 ml of saturated aqueous ammonium chloride solution. After diluting with 400 ml of ethyl acetate, it was transferred to a separatory funnel and separated and washed with water until the water layer became neutral. The organic layer was recovered, the solvent was distilled off, and a suspension was obtained. To the obtained suspension, 300 g of heptane was added dropwise while stirring to precipitate crystals. The crystals were collected by filtration with a funnel, washed three times with 300 ml of a washing solution (ethyl acetate:hexane = 1:2 volume ratio), and dried in vacuo at 60° C. to obtain a compound represented by Chemical Formula 1a (yield: 93%).

- 1H-NMR (400 MHz, (CD3)2SO, Bruker) δ(ppm) = 7.54 (d, 4H), 7.38 (t, 6H), 3.65 (s, 2H), 2.02 (t, 4H), 1.77 (t, 4H)-1H-NMR (400 MHz, (CD3)2SO, Bruker) δ(ppm) = 7.54 (d, 4H), 7.38 (t, 6H), 3.65 (s, 2H), 2.02 (t, 4H), 1.77 ( t, 4H)

- 중량평균분자량(Mw, GPC(Gel Permeation Chromatography, Waters): 268.4-Weight average molecular weight (Mw, GPC (Gel Permeation Chromatography, Waters): 268.4

- MS (MALDI-TOF, Voyager): m/z = 268.1 (100%)-MS (MALDI-TOF, Voyager): m/z = 268.1 (100%)

(실시예 1-1: 갭필 평가용 하드마스크 조성물 제조)(Example 1-1: Preparation of a hard mask composition for evaluating a gap fill)

유기용매 (프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트, PGMEA) : 사이클로헥사논 = 5:5 부피비) 90g에 상기 화학식 1a로 표시되는 화합물 10g을 용해시킨 후 0.45 ㎛ 실린지 필터로 여과하여 갭필 평가용 하드마스크 조성물을 제조하였다.Organic solvent (propylene glycol monomethyl ether acetate, PGMEA): cyclohexanone = 5:5 volume ratio) After dissolving 10 g of the compound represented by Formula 1a in 90 g, it was filtered through a 0.45 µm syringe filter, and a hard mask composition for gapfill evaluation Was prepared.

(실시예 1-2: 에칭(ething) 평가용 하드마스크 조성물 제조)(Example 1-2: Preparation of hard mask composition for evaluation of etching (ething))

유기용매 (PGMEA : 사이클로헥사논 = 5:5 부피비) 70g에 상기 화학식 1a로 표시되는 화합물 30g을 용해시킨 후 0.45 ㎛ 실린지 필터로 여과하여 에칭 평가용 하드마스크 조성물을 제조하였다.After dissolving 30 g of the compound represented by Formula 1a in 70 g of an organic solvent (PGMEA: cyclohexanone = 5:5 by volume), it was filtered through a 0.45 μm syringe filter to prepare a hardmask composition for etching evaluation.

실시예 2. Example 2.

(화학식 1i의 화합물 제조)(Preparation of a compound of Formula 1i)

(단계 1) (Step 1)

질소 분위기하에, 온도계, 환류관을 부착한 500 ml 3구 플라스크에 2,5-디하이드록시-1,4-벤죠퀴논 30.00g, 아이오딘화 메틸 34.6g, 수소화나트륨 10.6g을 N,N-다이메틸포름아마이드 200g에 첨가한 후 40℃에서 12시간 동안 교반하였다. 상기 반응물을 상온에서 1시간 숙성 후 5% 염화수소 용액으로 pH 7 로 중화하여 형성된 침전물을 여과하고 진공 건조하여 하기 화학식 6으로 표시되는 화합물 얻었다.In a nitrogen atmosphere, 30.00 g of 2,5-dihydroxy-1,4-benzoquinone, 34.6 g of methyl iodide, and 10.6 g of sodium hydride were added to N,N- in a 500 ml 3-neck flask equipped with a thermometer and a reflux tube. After adding to 200 g of dimethylformamide, the mixture was stirred at 40° C. for 12 hours. The reaction product was aged at room temperature for 1 hour, neutralized with a 5% hydrogen chloride solution to pH 7, and the precipitate formed was filtered and dried under vacuum to obtain a compound represented by the following formula (6).

[화학식 6][Formula 6]

Figure pat00041
Figure pat00041

(단계 2) (Step 2)

질소 분위기하에, 온도계, 환류관을 부착한 500 ml 3구 플라스크에 브로모벤젠 20g을 칭량하고, 테트라하이드로푸란 200 ml 첨가하여 균일하게 교반하였다. 플라스크를 드라이아이스로 냉각하고, 2.5 mol/L n-부틸리튬-헥산 용액 30ml를 20분간 걸쳐 적하 후, 5시간 숙성했다. 숙성 종료 후, 냉매를 빙욕으로 바꿔 -20℃에서 상기 (단계 1)에서 제조된 화학식 6으로 표시되는 화합물 50g을 테트라하이드로푸란에 용해시켜 20 중량%의 반응 용액을 제조한 다음, 이를 20분간 걸쳐 적하하였다. 실온에서 5시간 숙성한 후, 포화 염화암모늄 수용액 100 ml로 반응을 정지했다. 에틸 아세테이트 400 ml로 희석 후, 분액 깔대기로 옮겨 물층이 중성으로 될 때까지 분액 수세를 했다. 유기층을 회수하여, 용매를 증류 제거하여 현탁액을 얻었다. 얻어진 현탁액에 헵탄 300g을 교반하면서 적하하여 결정을 석출시켰다. 결정을 깔대기로 여과 수집하고, 세정 용액 (에틸 아세테이트:헥산 = 1:2 부피비) 300 ml로 3회 세정을 하고 60℃에서 진공 건조하여 상기 화학식 1i로 표시되는 화합물(수율:96%)을 얻었다.In a nitrogen atmosphere, 20 g of bromobenzene was weighed into a 500 ml 3-neck flask equipped with a thermometer and a reflux tube, 200 ml of tetrahydrofuran was added, and the mixture was stirred uniformly. The flask was cooled with dry ice, and 30 ml of a 2.5 mol/L n-butyllithium-hexane solution was added dropwise over 20 minutes, and then aged for 5 hours. After completion of the aging, the refrigerant was changed to an ice bath, and 50 g of the compound represented by Formula 6 prepared in (Step 1) was dissolved in tetrahydrofuran at -20° C. to prepare a reaction solution of 20% by weight, followed by 20 minutes. It was dripped. After aging at room temperature for 5 hours, the reaction was stopped with 100 ml of saturated aqueous ammonium chloride solution. After dilution with 400 ml of ethyl acetate, it was transferred to a separatory funnel and separated and washed with water until the water layer became neutral. The organic layer was recovered, the solvent was distilled off, and a suspension was obtained. To the obtained suspension, 300 g of heptane was added dropwise while stirring to precipitate crystals. The crystals were collected by filtration through a funnel, washed three times with 300 ml of a washing solution (ethyl acetate:hexane = 1:2 volume ratio), and dried under vacuum at 60° C. to obtain a compound represented by Formula 1i (yield: 96%). .

- 1H-NMR (400 MHz, (CD3)2SO): δ(ppm) = 7.54 (d, 4H), 7.38 (t, 6H), 3.65 (s, 2H), 3.30 (s, 6H), 3.25 (t, 2H), 2.13 (d, 2H) , 1.88 (d, 2H)-1H-NMR (400 MHz, (CD3)2SO): δ(ppm) = 7.54 (d, 4H), 7.38 (t, 6H), 3.65 (s, 2H), 3.30 (s, 6H), 3.25 (t , 2H), 2.13 (d, 2H), 1.88 (d, 2H)

- 중량평균분자량(Mw): 328.4-Weight average molecular weight (Mw): 328.4

- MS (MALDI-TOF): m/z = 328.2 (100%)-MS (MALDI-TOF): m/z = 328.2 (100%)

실시예 3. Example 3.

(화학식 1b의 화합물 제조)(Preparation of the compound of formula 1b)

질소 분위기하에, 온도계, 환류관을 부착한 250 ml 3구 플라스크에 상기 실시예 2에서 제조된 화학식 1i로 표시되는 화합물 15.3g, 1-도데칸사이올 16.1g, 수산화칼륨 5.5g을 N,N-다이메틸포름아마이드 89g에 첨가한 후 상온에서 용해 후 Oil bath를 140℃까지 가열한 후 12시간 동안 교반하면서 반응하였다. 상기 반응물을 서서히 냉각시켜 5% 염화수소 용액으로 pH 7 로 중화한 후 형성된 침전물을 여과하고 진공 건조하여 화학식 1b로 표시되는 화합물(수율:91%)을 얻었다.In a nitrogen atmosphere, in a 250 ml three-neck flask equipped with a thermometer and a reflux tube, 15.3 g of a compound represented by Formula 1i prepared in Example 2, 16.1 g of 1-dodecancyol, and 5.5 g of potassium hydroxide were N,N- After adding to 89 g of dimethylformamide, the mixture was dissolved at room temperature, and the oil bath was heated to 140° C. and reacted with stirring for 12 hours. The reaction mixture was slowly cooled, neutralized to pH 7 with 5% hydrogen chloride solution, and the precipitate formed was filtered and dried in vacuo to obtain a compound represented by Formula 1b (yield: 91%).

- 1H-NMR (400 MHz, (CD3)2SO): δ(ppm) = 7.54 (d, 4H), 7.38 (t, 6H), 3.65 (s, 2H), 3.63 (t, 2H), 3.58 (s, 2H), 2.15 (d, 2H), 1.90 (d, 2H)-1H-NMR (400 MHz, (CD3)2SO): δ(ppm) = 7.54 (d, 4H), 7.38 (t, 6H), 3.65 (s, 2H), 3.63 (t, 2H), 3.58 (s , 2H), 2.15 (d, 2H), 1.90 (d, 2H)

- 중량평균분자량(Mw): 300.3-Weight average molecular weight (Mw): 300.3

- MS (MALDI-TOF): m/z = 300.1 (100%)-MS (MALDI-TOF): m/z = 300.1 (100%)

(실시예 3-1: 갭필 평가용 하드마스크 조성물 제조)(Example 3-1: Preparation of a hard mask composition for evaluating a gap fill)

유기용매 (PGMEA : 사이클로헥사논 = 5:5 부피비) 90g에 상기 화학식 1b로 표시되는 화합물 10g을 용해시킨 후 0.45 ㎛ 실린지 필터로 여과하여 갭필 평가용 하드마스크 조성물을 제조하였다.After dissolving 10 g of the compound represented by Formula 1b in 90 g of an organic solvent (PGMEA: cyclohexanone = 5:5 volume ratio), it was filtered through a 0.45 μm syringe filter to prepare a hardmask composition for evaluating a gap fill.

(실시예 3-2: 에칭 평가용 하드마스크 조성물 제조) (Example 3-2: Preparation of hard mask composition for etching evaluation)

유기용매 (PGMEA : 사이클로헥사논 = 5:5 부피비) 70g에 상기 화학식 1b로 표시되는 화합물 30g을 용해시킨 후 0.45 ㎛ 실린지 필터로 여과하여 에칭 평가용 하드마스크 조성물을 제조하였다.After dissolving 30 g of the compound represented by Formula 1b in 70 g of an organic solvent (PGMEA: cyclohexanone = 5:5 by volume), it was filtered through a 0.45 μm syringe filter to prepare a hardmask composition for etching evaluation.

실시예 4.Example 4.

(화학식 2i의 화합물 제조)(Preparation of a compound of formula 2i)

(단계 1) (Step 1)

질소 분위기하에, 온도계, 환류관을 부착한 500 ml 3구 플라스크에 2,6-디하이드록시-안트라퀴논 20.00g, 아이오딘화 메틸 23.1g, 수소화나트륨 7.1g을 N,N-다이메틸포름아마이드 150g에 첨가한 후 40℃에서 12시간 동안 교반하였다. 상기 반응물을 상온에서 1시간 숙성 후 5% 염화수소 용액으로 pH 7 로 중화하여 형성된 침전물을 여과하고 진공 건조하여 하기 화학식 7로 표시되는 화합물(수율:86%)을 얻었다.In a nitrogen atmosphere, 2,6-dihydroxy-anthraquinone 20.00 g, methyl iodide 23.1 g, sodium hydride 7.1 g were added to N,N-dimethylformamide in a 500 ml 3-neck flask equipped with a thermometer and reflux tube. After adding to 150g, the mixture was stirred at 40° C. for 12 hours. The reaction product was aged at room temperature for 1 hour, and then the precipitate formed by neutralizing with a 5% hydrogen chloride solution to pH 7 was filtered and dried in vacuo to obtain a compound represented by the following formula (7) (yield: 86%).

[화학식 7][Formula 7]

Figure pat00042
Figure pat00042

(단계 2)(Step 2)

질소 분위기하에, 온도계, 환류관을 부착한 500 ml 3구 플라스크에 브로모벤젠 13g을 칭량하고, 테트라하이드로푸란 130 ml 첨가하여 균일하게 교반하였다. 플라스크를 드라이아이스로 냉각하고, 2.5 mol/L n-부틸리튬-헥산 용액 20ml를 20분간 걸쳐 적하 후, 5시간 숙성했다. 숙성 종료 후, (단계 1)에서 제조된 화학식 7로 표시되는 화합물 33.0g을 테트라하이드로푸란에 용해시켜 20 중량%의 반응 용액을 제조한 다음 냉매를 빙욕으로 바꿔 -20도에서 상기 반응 용액을 20분간 걸쳐 적하하였다. 실온에서 5시간 숙성한 후, 포화 염화암모늄 수용액 70 ml로 반응을 정지했다. 에틸 아세테이트 250 ml로 희석 후, 분액 깔대기로 옮겨 물층이 중성으로 될 때까지 분액 수세를 했다. 유기층을 회수하여, 용매를 증류 제거하여 현탁액을 얻었다. 얻어진 현탁액에 헵탄 200g을 교반하면서 적하하여 결정을 석출시켰다. 결정을 깔대기로 여과 수집하고, 세정 용액 (에틸 아세테이트:헥산 = 1:2 부피비) 200 ml로 3회 세정을 하고 60℃에서 진공 건조하여 화학식 2i 표시되는 화합물(수율:88%)을 얻었다.In a nitrogen atmosphere, 13 g of bromobenzene was weighed into a 500 ml 3-neck flask equipped with a thermometer and a reflux tube, 130 ml of tetrahydrofuran was added, and the mixture was stirred uniformly. The flask was cooled with dry ice, and 20 ml of a 2.5 mol/L n-butyllithium-hexane solution was added dropwise over 20 minutes, and then aged for 5 hours. After completion of aging, 33.0 g of the compound represented by Formula 7 prepared in (Step 1) was dissolved in tetrahydrofuran to prepare a reaction solution of 20% by weight, and then the reaction solution was changed to an ice bath at -20°C. It was dripped over a minute. After aging at room temperature for 5 hours, the reaction was stopped with 70 ml of saturated aqueous ammonium chloride solution. After diluting with 250 ml of ethyl acetate, it was transferred to a separatory funnel and separated and washed with water until the water layer became neutral. The organic layer was recovered, the solvent was distilled off, and a suspension was obtained. To the obtained suspension, 200 g of heptane was added dropwise while stirring to precipitate crystals. The crystals were collected by filtration with a funnel, washed three times with 200 ml of a washing solution (ethyl acetate:hexane = 1:2 volume ratio), and dried in vacuo at 60° C. to obtain a compound represented by Formula 2i (yield: 88%).

- 1H-NMR (400 MHz, (CD3)2SO): δ(ppm) = 7.38 (t, 6H), 7.36 (d, 4H), 7.20 (d, 2H), 6.82 (s, 2H), 6.70 (d, 2H), 3.83 (s, 6H), 3.65 (s, 2H)-1H-NMR (400 MHz, (CD3)2SO): δ(ppm) = 7.38 (t, 6H), 7.36 (d, 4H), 7.20 (d, 2H), 6.82 (s, 2H), 6.70 (d , 2H), 3.83 (s, 6H), 3.65 (s, 2H)

- 중량평균분자량(Mw): 424.5-Weight average molecular weight (Mw): 424.5

- MS (MALDI-TOF): m/z = 424.2 (100%)-MS (MALDI-TOF): m/z = 424.2 (100%)

실시예 5. Example 5.

(화학식 2a의 화합물 제조)(Preparation of a compound of formula 2a)

질소 분위기하에, 온도계, 환류관을 부착한 250 ml 3구 플라스크에 상기 실시예 4에서 제조된 화학식 2i로 표시되는 화합물 10.0g, 1-도데칸사이올 10.7g, 수산화칼륨 3.7g을 N,N-다이메틸포름아마이드 60g에 첨가한 후 상온에서 용해 후 Oil bath를 140℃까지 가열한 후 12시간 동안 교반하면서 반응하였다. 상기 반응물을 서서히 냉각시켜 5% 염화수소 용액으로 pH 7 로 중화한 후 형성된 침전물을 여과하고 진공 건조하여 하기 화학식 2a로 표시되는 화합물(수율:87%)을 얻었다.In a nitrogen atmosphere, 10.0g of a compound represented by Formula 2i prepared in Example 4, 10.7g of 1-dodecancyol, and 3.7g of potassium hydroxide were added to a 250 ml 3-neck flask equipped with a thermometer and a reflux tube. After adding to 60 g of dimethylformamide, dissolving at room temperature, heating the oil bath to 140°C, and reacting with stirring for 12 hours. The reaction mixture was slowly cooled, neutralized to pH 7 with a 5% hydrogen chloride solution, and the precipitate formed was filtered and dried in vacuo to obtain a compound represented by the following formula 2a (yield: 87%).

- 1H-NMR (400 MHz, (CD3)2SO): δ(ppm) = 7.38 (t, 6H), 7.36 (d, 4H), 7.14 (d, 2H), 6.78 (d, 2H), 6.66 (d, 2H), 5.35 (s, 2H), 3.65 (s, 2H)-1H-NMR (400 MHz, (CD3)2SO): δ(ppm) = 7.38 (t, 6H), 7.36 (d, 4H), 7.14 (d, 2H), 6.78 (d, 2H), 6.66 (d , 2H), 5.35 (s, 2H), 3.65 (s, 2H)

- 중량평균분자량(Mw): 396.4-Weight average molecular weight (Mw): 396.4

- MS (MALDI-TOF): m/z = 396.1 (100%)-MS (MALDI-TOF): m/z = 396.1 (100%)

(실시예 5-1: 갭필 평가용 하드마스크 조성물 제조)(Example 5-1: Preparation of a hard mask composition for evaluating a gap fill)

유기용매 (PGMEA : 사이클로헥사논 = 5:5 부피비) 90g에 상기 화학식 2a로 표시되는 화합물 10g을 용해시킨 후 0.45 ㎛ 실린지 필터로 여과하여 갭필 평가용 하드마스크 조성물을 제조하였다.After dissolving 10 g of the compound represented by Formula 2a in 90 g of an organic solvent (PGMEA: cyclohexanone = 5:5 volume ratio), it was filtered through a 0.45 μm syringe filter to prepare a hard mask composition for evaluating a gap fill.

(실시예 5-2: 에칭 평가용 하드마스크 조성물 제조) (Example 5-2: Preparation of hard mask composition for etching evaluation)

유기용매 (PGMEA : 사이클로헥사논 = 5:5 부피비) 70g에 상기 화학식 2a로 표시되는 화합물 30g을 용해시킨 후 0.45 ㎛ 실린지 필터로 여과하여 에칭 평가용 하드마스크 조성물을 제조하였다.After dissolving 30 g of the compound represented by Formula 2a in 70 g of an organic solvent (PGMEA: cyclohexanone = 5:5 volume ratio), it was filtered through a 0.45 μm syringe filter to prepare a hardmask composition for etching evaluation.

실시예 6. Example 6.

(화학식 2j의 화합물 제조)(Preparation of the compound of formula 2j)

(단계 1)(Step 1)

질소 분위기하에, 온도계, 환류관을 부착한 500 ml 3구 플라스크에 2,8-디하이드록시-5,12-나프트아세네퀴논 20.00g, 아이오딘화 메틸 23.1g, 수소화나트륨 7.1g을 N,N-다이메틸포름아마이드 150g에 첨가한 후 40℃에서 12시간 동안 교반하였다. 상기 반응물을 상온에서 1시간 숙성 후 5% 염화수소 용액으로 pH 7 로 중화하여 형성된 침전물을 여과하고 진공 건조하여 하기 화학식 8로 표시되는 화합물(수율:79%)을 얻었다.In a nitrogen atmosphere, 2,8-dihydroxy-5,12-naphthacenequinone 20.00 g, methyl iodide 23.1 g, sodium hydride 7.1 g were added to a 500 ml 3-neck flask equipped with a thermometer and a reflux tube. ,N-dimethylformamide was added to 150g and then stirred at 40°C for 12 hours. The reaction product was aged for 1 hour at room temperature, and then the precipitate formed by neutralizing with a 5% hydrogen chloride solution to pH 7 was filtered and dried in vacuo to obtain a compound represented by the following formula (8) (yield: 79%).

[화학식 8][Formula 8]

Figure pat00043
Figure pat00043

(단계 2) (Step 2)

질소 분위기하에, 온도계, 환류관을 부착한 500 ml 3구 플라스크에 브로모벤젠 13g을 칭량하고, 테트라하이드로푸란 130 ml 첨가하여 균일하게 교반하였다. 플라스크를 드라이아이스로 냉각하고, 2.5 mol/L n-부틸리튬-헥산 용액 20ml를 20분간 걸쳐 적하 후, 5시간 숙성했다. 숙성 종료 후, (단계 1)에서 제조된 화학식 8로 표시되는 화합물 33.0g을 테트라하이드로푸란 에 용해시켜 20 중량%의 반응 용액을 제조한 다음, 냉매를 빙욕으로 바꿔 -20도에서 상기 반응 용액을 20분간 걸쳐 적하하였다. 실온에서 5시간 숙성한 후, 포화 염화암모늄 수용액 70 ml로 반응을 정지했다. 에틸 아세테이트 250 ml로 희석 후, 분액 깔대기로 옮겨 물층이 중성으로 될 때까지 분액 수세를 했다. 유기층을 회수하여, 용매를 증류 제거하여 현탁액을 얻었다. 얻어진 현탁액에 헵탄 200g을 교반하면서 적하하여 결정을 석출시켰다. 결정을 깔대기로 여과 수집하고, 세정 용액 (에틸 아세테이트:헥산 = 1:2 부피비) 200 ml로 3회 세정을 하고 60℃에서 진공 건조하여 화학식 2j로 표시되는 화합물(수율:78%)을 얻었다.In a nitrogen atmosphere, 13 g of bromobenzene was weighed into a 500 ml 3-neck flask equipped with a thermometer and a reflux tube, 130 ml of tetrahydrofuran was added, and the mixture was stirred uniformly. The flask was cooled with dry ice, and 20 ml of a 2.5 mol/L n-butyllithium-hexane solution was added dropwise over 20 minutes, and then aged for 5 hours. After completion of aging, 33.0 g of the compound represented by Formula 8 prepared in (Step 1) was dissolved in tetrahydrofuran to prepare a 20% by weight reaction solution, and then the reaction solution was changed to an ice bath at -20°C. It was dripped over 20 minutes. After aging at room temperature for 5 hours, the reaction was stopped with 70 ml of saturated aqueous ammonium chloride solution. After diluting with 250 ml of ethyl acetate, it was transferred to a separatory funnel and separated and washed with water until the water layer became neutral. The organic layer was recovered, the solvent was distilled off, and a suspension was obtained. To the obtained suspension, 200 g of heptane was added dropwise while stirring to precipitate crystals. The crystals were collected by filtration with a funnel, washed three times with 200 ml of a washing solution (ethyl acetate:hexane = 1:2 volume ratio), and dried in vacuo at 60° C. to obtain a compound represented by Chemical Formula 2j (yield: 78%).

- 1H-NMR (400 MHz, (CD3)2SO): δ(ppm) = 7.91 (d, 1H), 7.38 (t, 6H), 7.37 (s, 2H), 7.36 (d, 4H), 7.33 (s, 1H), 7.20 (d, 1H), 7.18 (d, 1H), 6.82 (d, 1H), 6.70 (d, 1H), 3.83 (s, 6H), 3.65 (s, 2H)-1H-NMR (400 MHz, (CD3)2SO): δ(ppm) = 7.91 (d, 1H), 7.38 (t, 6H), 7.37 (s, 2H), 7.36 (d, 4H), 7.33 (s , 1H), 7.20 (d, 1H), 7.18 (d, 1H), 6.82 (d, 1H), 6.70 (d, 1H), 3.83 (s, 6H), 3.65 (s, 2H)

- 중량평균분자량(Mw): 474.5-Weight average molecular weight (Mw): 474.5

- MS (MALDI-TOF): m/z = 474.2 (100%)-MS (MALDI-TOF): m/z = 474.2 (100%)

실시예 7. Example 7.

(화학식 2b의 화합물 제조)(Preparation of the compound of formula 2b)

질소 분위기하에, 온도계, 환류관을 부착한 250 ml 3구 플라스크에 상기 실시예 6에서 제조된 화학식 2j로 표시되는 화합물 10.0g, 1-도데칸사이올 10.7g, 수산화칼륨 3.7g을 N,N-다이메틸포름아마이드 60g에 첨가한 후 상온에서 용해 후 Oil bath를 140℃까지 가열한 후 12시간 동안 교반하면서 반응하였다. 상기 반응물을 서서히 냉각시켜 5% 염화수소 용액으로 pH 7 로 중화한 후 형성된 침전물을 여과하고 진공 건조하여 화학식 2b로 표시되는 화합물(수율:85%)을 얻었다.In a nitrogen atmosphere, in a 250 ml three-neck flask equipped with a thermometer and a reflux tube, 10.0 g of a compound represented by Formula 2j prepared in Example 6, 10.7 g of 1-dodecancyol, and 3.7 g of potassium hydroxide were added to N,N- It was added to 60 g of dimethylformamide, dissolved at room temperature, heated to 140°C, and reacted with stirring for 12 hours. The reaction mixture was slowly cooled, neutralized to pH 7 with 5% hydrogen chloride solution, and the precipitate formed was filtered and dried in vacuo to obtain a compound represented by Formula 2b (yield: 85%).

- 1H-NMR (400 MHz, (CD3)2SO): δ(ppm) = 7.93 (d, 1H), 7.38 (t, 7H), 7.36 (d, 5H), 7.26 (s, 1H), 7.14 (d, 1H), 7.11 (d, 1H), 6.78 (s, 1H), 6.66 (d, 1H), 5.35 (s, 2H), 3.65 (s, 2H)-1H-NMR (400 MHz, (CD3)2SO): δ(ppm) = 7.93 (d, 1H), 7.38 (t, 7H), 7.36 (d, 5H), 7.26 (s, 1H), 7.14 (d , 1H), 7.11 (d, 1H), 6.78 (s, 1H), 6.66 (d, 1H), 5.35 (s, 2H), 3.65 (s, 2H)

- 중량평균분자량(Mw): 446.5-Weight average molecular weight (Mw): 446.5

- MS (MALDI-TOF): m/z = 446.2 (100%)-MS (MALDI-TOF): m/z = 446.2 (100%)

(실시예 7-1: 갭필 평가용 하드마스크 조성물 제조)(Example 7-1: Preparation of a hard mask composition for evaluating a gap fill)

유기용매 (PGMEA : 사이클로헥사논 = 5:5 부피비) 90g에 상기 화학식 2b로 표시되는 화합물 10g을 용해시킨 후 0.45 ㎛ 실린지 필터로 여과하여 갭필 평가용 하드마스크 조성물을 제조하였다.After dissolving 10 g of the compound represented by Formula 2b in 90 g of an organic solvent (PGMEA: cyclohexanone = 5:5 by volume), it was filtered through a 0.45 μm syringe filter to prepare a hard mask composition for evaluating a gap fill.

(실시예 7-2: 에칭 평가용 하드마스크 조성물 제조). (Example 7-2: Preparation of a hard mask composition for etching evaluation).

유기용매 (PGMEA : 사이클로헥사논 = 5:5 부피비) 70g에 상기 화학식 2b로 표시되는 화합물 30g을 용해시킨 후 0.45 ㎛ 실린지 필터로 여과하여 에칭 평가용 하드마스크 조성물을 제조하였다.After dissolving 30 g of the compound represented by Chemical Formula 2b in 70 g of an organic solvent (PGMEA: cyclohexanone = 5:5 volume ratio), it was filtered through a 0.45 μm syringe filter to prepare a hardmask composition for etching evaluation.

실시예 8. Example 8.

(화학식 1c의 화합물 제조)(Preparation of a compound of formula 1c)

브로모벤젠 대신 1-브로모나프탈렌을 사용하는 것을 제외하고 상기 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 화학식 1c로 표시되는 화합물(수율:92%)을 얻었다.A compound represented by Formula 1c (yield: 92%) was obtained in the same manner as in Example 1, except that 1-bromonaphthalene was used instead of bromobenzene.

- 1H-NMR (400 MHz, (CD3)2SO): δ(ppm) = 8.18 (d, 2H), 8.05 (d, 2H), 7.92 (d, 2H), 7.54 (t, 2H), 7.52 (t, 2H), 7.42 (t, 2H), 7.00 (d, 2H), 3.65 (s, 2H), 2.04 (t, 4H), 1.79 (t, 4H)-1H-NMR (400 MHz, (CD3)2SO): δ(ppm) = 8.18 (d, 2H), 8.05 (d, 2H), 7.92 (d, 2H), 7.54 (t, 2H), 7.52 (t , 2H), 7.42 (t, 2H), 7.00 (d, 2H), 3.65 (s, 2H), 2.04 (t, 4H), 1.79 (t, 4H)

- 중량평균분자량(Mw): 368.5-Weight average molecular weight (Mw): 368.5

- MS (MALDI-TOF): m/z = 368.2 (100%)-MS (MALDI-TOF): m/z = 368.2 (100%)

(실시예 8-1: 갭필 평가용 하드마스크 조성물 제조)(Example 8-1: Preparation of a hard mask composition for evaluating a gap fill)

유기용매 (PGMEA : 사이클로헥사논 = 5:5 부피비) 90g에 상기 화학식 1c로 표시되는 화합물 10g을 용해시킨 후 0.45 ㎛ 실린지 필터로 여과하여 갭필 평가용 하드마스크 조성물을 제조하였다.After dissolving 10 g of the compound represented by Formula 1c in 90 g of an organic solvent (PGMEA: cyclohexanone = 5:5 volume ratio), it was filtered through a 0.45 μm syringe filter to prepare a hard mask composition for evaluating a gap fill.

(실시예 8-2: 에칭 평가용 하드마스크 조성물 제조)(Example 8-2: Preparation of hard mask composition for etching evaluation)

유기용매 (PGMEA : 사이클로헥사논 = 5:5 부피비) 70g에 상기 화학식 1c로 표시되는 화합물 30g을 용해시킨 후 0.45 ㎛ 실린지 필터로 여과하여 에칭 평가용 하드마스크 조성물을 제조하였다.After dissolving 30 g of the compound represented by Chemical Formula 1c in 70 g of an organic solvent (PGMEA: cyclohexanone = 5:5 volume ratio), it was filtered through a 0.45 μm syringe filter to prepare a hardmask composition for etching evaluation.

실시예 9. Example 9.

(화학식 1d의 화합물 제조)(Preparation of a compound of Formula 1d)

질소 분위기하에, 온도계, 환류관을 부착한 500 ml 3구 플라스크에 1-브로모나프탈렌 20g을 칭량하고, 테트라하이드로푸란 200 ml 첨가하여 균일하게 교반하였다. 플라스크를 드라이아이스로 냉각하고, 2.5 mol/L n-부틸리튬-헥산 용액 30ml를 20분간 걸쳐 적하 후, 5시간 숙성했다. 숙성 종료 후, 냉매를 빙욕으로 바꿔 -20도에서 상기 실시예 2의 (단계 1)에서 제조된 화학식 6으로 표시되는 화합물 50.0g을 테트라하이드로푸란 에 용해시켜 20 중량%의 반응 용액을 제조한 다음, 이를 20분간 걸쳐 적하하였다. 실온에서 5시간 숙성한 후, 포화 염화암모늄 수용액 100 ml로 반응을 정지했다. 에틸 아세테이트 400 ml로 희석 후, 분액 깔대기로 옮겨 물층이 중성으로 될 때까지 분액 수세를 했다. 유기층을 회수하여, 용매를 증류 제거하여 현탁액을 얻었다. 얻어진 현탁액에 헵탄 300g을 교반하면서 적하하여 결정을 석출시켰다. 결정을 깔대기로 여과 수집하고, 세정 용액 (에틸 아세테이트:헥산 = 1:2 부피비) 300 ml로 3회 세정을 하고 60℃에서 진공 건조하여 상기 화학식 1d로 표시되는 화합물(수율:87%)을 얻었다.In a nitrogen atmosphere, 20 g of 1-bromonaphthalene was weighed into a 500 ml 3-neck flask equipped with a thermometer and a reflux tube, and 200 ml of tetrahydrofuran was added, followed by uniform stirring. The flask was cooled with dry ice, and 30 ml of a 2.5 mol/L n-butyllithium-hexane solution was added dropwise over 20 minutes, and then aged for 5 hours. After completion of aging, the refrigerant was changed to an ice bath and 50.0 g of the compound represented by Formula 6 prepared in (Step 1) of Example 2 was dissolved in tetrahydrofuran at -20 degrees to prepare a reaction solution of 20% by weight. , It was dripped over 20 minutes. After aging at room temperature for 5 hours, the reaction was stopped with 100 ml of saturated aqueous ammonium chloride solution. After dilution with 400 ml of ethyl acetate, it was transferred to a separatory funnel and separated and washed with water until the water layer became neutral. The organic layer was recovered, the solvent was distilled off, and a suspension was obtained. To the obtained suspension, 300 g of heptane was added dropwise while stirring to precipitate crystals. The crystals were collected by filtration with a funnel, washed three times with 300 ml of a washing solution (ethyl acetate:hexane = 1:2 volume ratio), and dried under vacuum at 60° C. to obtain a compound represented by Formula 1d (yield: 87%). .

- 1H-NMR (400 MHz, (CD3)2SO): δ(ppm) = 8.18 (d, 2H), 8.05 (d, 2H), 7.92 (d, 2H), 7.54 (t, 2H), 7.52 (t, 2H), 7.42 (t, 2H), 7.00 (d, 2H), 3.65 (s, 2H), 3.63 (t, 2H), 3.58 (s, 2H), 2.17 (d, 2H), 1.79 (d, 2H)-1H-NMR (400 MHz, (CD3)2SO): δ(ppm) = 8.18 (d, 2H), 8.05 (d, 2H), 7.92 (d, 2H), 7.54 (t, 2H), 7.52 (t , 2H), 7.42 (t, 2H), 7.00 (d, 2H), 3.65 (s, 2H), 3.63 (t, 2H), 3.58 (s, 2H), 2.17 (d, 2H), 1.79 (d, 2H)

- 중량평균분자량(Mw): 400.5-Weight average molecular weight (Mw): 400.5

- MS (MALDI-TOF): m/z = 400.2 (100%)-MS (MALDI-TOF): m/z = 400.2 (100%)

(실시예 9-1: 갭필 평가용 하드마스크 조성물 제조)(Example 9-1: Preparation of a hard mask composition for evaluating a gap fill)

유기용매 (PGMEA : 사이클로헥사논 = 5:5 부피비) 90g에 상기 화학식 1d로 표시되는 화합물 10g을 용해시킨 후 0.45 ㎛ 실린지 필터로 여과하여 갭필 평가용 하드마스크 조성물을 제조하였다.After dissolving 10 g of the compound represented by Formula 1d in 90 g of an organic solvent (PGMEA: cyclohexanone = 5:5 by volume), it was filtered through a 0.45 μm syringe filter to prepare a hard mask composition for evaluating a gap fill.

(실시예 9-2: 에칭 평가용 하드마스크 조성물 제조)(Example 9-2: Preparation of hard mask composition for etching evaluation)

유기용매 (PGMEA : 사이클로헥사논 = 5:5 부피비) 70g에 상기 화학식 1d로 표시되는 화합물 30g을 용해시킨 후 0.45 ㎛ 실린지 필터로 여과하여 에칭 평가용 하드마스크 조성물을 제조하였다.After dissolving 30 g of the compound represented by Formula 1d in 70 g of an organic solvent (PGMEA: cyclohexanone = 5:5 volume ratio), it was filtered through a 0.45 μm syringe filter to prepare a hardmask composition for etching evaluation.

실시예 10.Example 10.

(화학식 2c의 화합물 제조)(Preparation of a compound of formula 2c)

질소 분위기하에, 온도계, 환류관을 부착한 500 ml 3구 플라스크에 1-브로모나프탈렌 13g을 칭량하고, 테트라하이드로푸란 130 ml 첨가하여 균일하게 교반하였다. 플라스크를 드라이아이스로 냉각하고, 2.5 mol/L n-부틸리튬-헥산 용액 20ml를 20분간 걸쳐 적하 후, 5시간 숙성했다. 숙성 종료 후, 상기 실시예 4의 (단계 1)에서 제조된 화학식 7로 표시되는 화합물 33.0g을 테트라하이드로푸란 에 용해시켜 20 중량%의 반응 용액을 제조한 다음 냉매를 빙욕으로 바꿔 -20도에서 상기 반응 용액을 20분간 걸쳐 적하하였다. 실온에서 5시간 숙성한 후, 포화 염화암모늄 수용액 70 ml로 반응을 정지했다. 에틸 아세테이트 250 ml로 희석 후, 분액 깔대기로 옮겨 물층이 중성으로 될 때까지 분액 수세를 했다. 유기층을 회수하여, 용매를 증류 제거하여 현탁액을 얻었다. 얻어진 현탁액에 헵탄 200g을 교반하면서 적하하여 결정을 석출시켰다. 결정을 깔대기로 여과 수집하고, 세정 용액 (에틸 아세테이트:헥산 = 1:2 부피비) 200 ml로 3회 세정을 하고 60℃에서 진공 건조하여 화학식 2c 표시되는 화합물(수율:83%)을 얻었다.In a nitrogen atmosphere, 13 g of 1-bromonaphthalene was weighed into a 500 ml 3-neck flask equipped with a thermometer and a reflux tube, 130 ml of tetrahydrofuran was added, and the mixture was stirred uniformly. The flask was cooled with dry ice, and 20 ml of a 2.5 mol/L n-butyllithium-hexane solution was added dropwise over 20 minutes, and then aged for 5 hours. After completion of the aging, 33.0 g of the compound represented by Formula 7 prepared in (Step 1) of Example 4 was dissolved in tetrahydrofuran to prepare a reaction solution of 20% by weight, and then the refrigerant was changed to an ice bath at -20°C. The reaction solution was added dropwise over 20 minutes. After aging at room temperature for 5 hours, the reaction was stopped with 70 ml of saturated aqueous ammonium chloride solution. After diluting with 250 ml of ethyl acetate, it was transferred to a separatory funnel and separated and washed with water until the water layer became neutral. The organic layer was recovered, the solvent was distilled off, and a suspension was obtained. To the obtained suspension, 200 g of heptane was added dropwise while stirring to precipitate crystals. The crystals were collected by filtration with a funnel, washed three times with 200 ml of a washing solution (ethyl acetate:hexane = 1:2 volume ratio), and dried under vacuum at 60° C. to obtain a compound represented by Formula 2c (yield: 83%).

- 1H-NMR (400 MHz, (CD3)2SO): δ(ppm) = 8.18 (d, 2H), 8.05 (d, 2H), 7.92 (d, 2H), 7.54 (t, 2H), 7.52 (t, 2H), 7.42 (t, 2H), 7.14 (d, 2H), 7.00 (d, 2H), 6.78 (s, 2H), 6.66 (d, 2H), 5.35 (s, 2H), 3.65 (s, 2H)-1H-NMR (400 MHz, (CD3)2SO): δ(ppm) = 8.18 (d, 2H), 8.05 (d, 2H), 7.92 (d, 2H), 7.54 (t, 2H), 7.52 (t , 2H), 7.42 (t, 2H), 7.14 (d, 2H), 7.00 (d, 2H), 6.78 (s, 2H), 6.66 (d, 2H), 5.35 (s, 2H), 3.65 (s, 2H)

- 중량평균분자량(Mw): 496.6-Weight average molecular weight (Mw): 496.6

- MS (MALDI-TOF): m/z = 496.2 (100%)-MS (MALDI-TOF): m/z = 496.2 (100%)

(실시예 10-1: 갭필 평가용 하드마스크 조성물 제조)(Example 10-1: Preparation of a hard mask composition for evaluating a gap fill)

유기용매 (PGMEA : 사이클로헥사논 = 5:5 부피비) 90g에 상기 화학식 2c로 표시되는 화합물 10g을 용해시킨 후 0.45 ㎛ 실린지 필터로 여과하여 갭필 평가용 하드마스크 조성물을 제조하였다.After dissolving 10 g of the compound represented by Formula 2c in 90 g of an organic solvent (PGMEA: cyclohexanone = 5:5 by volume), it was filtered through a 0.45 μm syringe filter to prepare a hardmask composition for evaluating a gap fill.

(실시예 10-2: 에칭 평가용 하드마스크 조성물 제조)(Example 10-2: Preparation of hard mask composition for etching evaluation)

유기용매 (PGMEA : 사이클로헥사논 = 5:5 부피비) 70g에 상기 화학식 2c로 표시되는 화합물 30g을 용해시킨 후 0.45 ㎛ 실린지 필터로 여과하여 에칭 평가용 하드마스크 조성물을 제조하였다.After dissolving 30 g of the compound represented by Formula 2c in 70 g of an organic solvent (PGMEA: cyclohexanone = 5:5 by volume), it was filtered through a 0.45 μm syringe filter to prepare a hardmask composition for etching evaluation.

실시예 11. Example 11.

(화학식 2d의 화합물 제조)(Preparation of a compound of formula 2d)

질소 분위기하에, 온도계, 환류관을 부착한 500 ml 3구 플라스크에 v 13g을 칭량하고, 테트라하이드로푸란 130 ml 첨가하여 균일하게 교반하였다. 플라스크를 드라이아이스로 냉각하고, 2.5 mol/L n-부틸리튬-헥산 용액 20ml를 20분간 걸쳐 적하 후, 5시간 숙성했다. 숙성 종료 후, 실시예 6에서 (단계 1)에서 제조된 화학식 8로 표시되는 화합물 33.0g을 테트라하이드로푸란 에 용해시켜 20 중량%의 반응 용액을 제조한 다음, 냉매를 빙욕으로 바꿔 -20도에서 상기 반응 용액을 20분간 걸쳐 적하하였다. 실온에서 5시간 숙성한 후, 포화 염화암모늄 수용액 70 ml로 반응을 정지했다. 에틸 아세테이트 250 ml로 희석 후, 분액 깔대기로 옮겨 물층이 중성으로 될 때까지 분액 수세를 했다. 유기층을 회수하여, 용매를 증류 제거하여 현탁액을 얻었다. 얻어진 현탁액에 헵탄 200g을 교반하면서 적하하여 결정을 석출시켰다. 결정을 깔대기로 여과 수집하고, 세정 용액 (에틸 아세테이트:헥산 = 1:2 부피비) 200 ml로 3회 세정을 하고 60℃에서 진공 건조하여 화학식 2d로 표시되는 화합물(수율:82%)을 얻었다.In a nitrogen atmosphere, v 13 g was weighed into a 500 ml three-necked flask equipped with a thermometer and a reflux tube, and 130 ml of tetrahydrofuran was added, followed by uniform stirring. The flask was cooled with dry ice, and 20 ml of a 2.5 mol/L n-butyllithium-hexane solution was added dropwise over 20 minutes, and then aged for 5 hours. After completion of the aging, 33.0 g of the compound represented by Formula 8 prepared in Example 6 (Step 1) was dissolved in tetrahydrofuran to prepare a 20% by weight reaction solution, and then the refrigerant was changed to an ice bath at -20°C. The reaction solution was added dropwise over 20 minutes. After aging at room temperature for 5 hours, the reaction was stopped with 70 ml of saturated aqueous ammonium chloride solution. After diluting with 250 ml of ethyl acetate, it was transferred to a separatory funnel and separated and washed with water until the water layer became neutral. The organic layer was recovered, the solvent was distilled off, and a suspension was obtained. To the obtained suspension, 200 g of heptane was added dropwise while stirring to precipitate crystals. The crystals were collected by filtration with a funnel, washed three times with 200 ml of a washing solution (ethyl acetate:hexane = 1:2 volume ratio), and dried in vacuo at 60° C. to obtain a compound represented by Formula 2d (yield: 82%).

- 1H-NMR (400 MHz, (CD3)2SO): δ(ppm) = 8.18 (d, 2H), 8.05 (d, 2H), 7.93 (d, 1H), 7.92 (d, 2H), 7.54 (t, 2H), 7.52 (t, 2H), 7.42 (t, 2H), 7.38 (s, 1H), 7.36 (s, 1H), 7.26 (s, 1H), 7.14 (d, 1H), 7.11 (d, 1H), 7.00 (s, 2H), 6.78 (d, 1H), 6.66 (d, 1H), 5.35 (s, 2H), 3.65 (s, 2H)-1H-NMR (400 MHz, (CD3)2SO): δ(ppm) = 8.18 (d, 2H), 8.05 (d, 2H), 7.93 (d, 1H), 7.92 (d, 2H), 7.54 (t , 2H), 7.52 (t, 2H), 7.42 (t, 2H), 7.38 (s, 1H), 7.36 (s, 1H), 7.26 (s, 1H), 7.14 (d, 1H), 7.11 (d, 1H), 7.00 (s, 2H), 6.78 (d, 1H), 6.66 (d, 1H), 5.35 (s, 2H), 3.65 (s, 2H)

- 중량평균분자량(Mw): 546.6-Weight average molecular weight (Mw): 546.6

- MS (MALDI-TOF): m/z = 546.2 (100%)-MS (MALDI-TOF): m/z = 546.2 (100%)

(실시예 11-1: 갭필 평가용 하드마스크 조성물 제조)(Example 11-1: Preparation of a hard mask composition for evaluating a gap fill)

유기용매 (PGMEA : 사이클로헥사논 = 5:5 부피비) 90g에 상기 화학식 2d로 표시되는 화합물 10g을 용해시킨 후 0.45 ㎛ 실린지 필터로 여과하여 갭필 평가용 하드마스크 조성물을 제조하였다.After dissolving 10 g of the compound represented by Formula 2d in 90 g of an organic solvent (PGMEA: cyclohexanone = 5:5 volume ratio), it was filtered through a 0.45 μm syringe filter to prepare a hard mask composition for evaluating a gap fill.

(실시예 11-2: 에칭 평가용 하드마스크 조성물 제조)(Example 11-2: Preparation of hard mask composition for etching evaluation)

유기용매 (PGMEA : 사이클로헥사논 = 5:5 부피비) 70g에 상기 화학식 2d로 표시되는 화합물 30g을 용해시킨 후 0.45 ㎛ 실린지 필터로 여과하여 에칭 평가용 하드마스크 조성물을 제조하였다.After dissolving 30 g of the compound represented by Chemical Formula 2d in 70 g of an organic solvent (PGMEA: cyclohexanone = 5:5 volume ratio), it was filtered through a 0.45 μm syringe filter to prepare a hardmask composition for etching evaluation.

실시예 12. Example 12.

(화학식 1e의 화합물 제조)(Preparation of a compound of Formula 1e)

브로모벤젠 대신 9-브로모안트라센을 사용하는 것을 제외하고 상기 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 화학식 1e로 표시되는 화합물(수율:82%)을 얻었다.A compound represented by Chemical Formula 1e (yield: 82%) was obtained in the same manner as in Example 1, except that 9-bromoanthracene was used instead of bromobenzene.

- 1H-NMR (400 MHz, (CD3)2SO): δ(ppm) = 8.15 (s, 2H), 7.96 (d, 4H), 7.89 (d, 4H), 7.38 (d, 4H), 7.37 (t, 4H), 3.65 (s, 2H), 2.04 (t, 4H), 1.79 (t, 4H)-1H-NMR (400 MHz, (CD3)2SO): δ(ppm) = 8.15 (s, 2H), 7.96 (d, 4H), 7.89 (d, 4H), 7.38 (d, 4H), 7.37 (t , 4H), 3.65 (s, 2H), 2.04 (t, 4H), 1.79 (t, 4H)

- 중량평균분자량(Mw): 468.6-Weight average molecular weight (Mw): 468.6

- MS (MALDI-TOF): m/z = 468.2 (100%)-MS (MALDI-TOF): m/z = 468.2 (100%)

(실시예 12-1: 갭필 평가용 하드마스크 조성물 제조)(Example 12-1: Preparation of a hard mask composition for evaluating a gap fill)

유기용매 (PGMEA : 사이클로헥사논 = 5:5 부피비) 90g에 상기 화학식 1e로 표시되는 화합물 10g을 용해시킨 후 0.45 ㎛ 실린지 필터로 여과하여 갭필 평가용 하드마스크 조성물을 제조하였다.After dissolving 10 g of the compound represented by Formula 1e in 90 g of an organic solvent (PGMEA: cyclohexanone = 5:5 volume ratio), it was filtered through a 0.45 μm syringe filter to prepare a hardmask composition for evaluating a gap fill.

(실시예 12-2: 에칭 평가용 하드마스크 조성물 제조)(Example 12-2: Preparation of hard mask composition for etching evaluation)

유기용매 (PGMEA : 사이클로헥사논 = 5:5 부피비) 70g에 상기 화학식 1e로 표시되는 화합물 30g을 용해시킨 후 0.45 ㎛ 실린지 필터로 여과하여 에칭 평가용 하드마스크 조성물을 제조하였다.After dissolving 30 g of the compound represented by Formula 1e in 70 g of an organic solvent (PGMEA: cyclohexanone = 5:5 volume ratio), it was filtered through a 0.45 μm syringe filter to prepare a hardmask composition for etching evaluation.

실시예 13. Example 13.

(화학식 1f의 화합물 제조)(Preparation of the compound of formula 1f)

1-브로모나프탈렌 대신 9-브로모안트라센을 사용하는 것을 제외하고 상기 실시예 9와 마찬가지의 방법으로 화학식 1f로 표시되는 화합물(수율:72%)을 얻었다.A compound represented by Formula 1f (yield: 72%) was obtained in the same manner as in Example 9, except that 9-bromoanthracene was used instead of 1-bromonaphthalene.

- 1H-NMR (400 MHz, (CD3)2SO): δ(ppm) = 8.15 (s, 2H), 7.96 (d, 4H), 7.89 (d, 4H), 7.38 (t, 4H), 7.37 (t, 4H), 3.65 (s, 2H), 3.63 (m, 2H), 3.58 (d, 2H), 2.17 (d, 2H), 1.92 (d, 2H)-1H-NMR (400 MHz, (CD3)2SO): δ(ppm) = 8.15 (s, 2H), 7.96 (d, 4H), 7.89 (d, 4H), 7.38 (t, 4H), 7.37 (t , 4H), 3.65 (s, 2H), 3.63 (m, 2H), 3.58 (d, 2H), 2.17 (d, 2H), 1.92 (d, 2H)

- 중량평균분자량(Mw): 500.6-Weight average molecular weight (Mw): 500.6

- MS (MALDI-TOF): m/z = 500.2 (100%)-MS (MALDI-TOF): m/z = 500.2 (100%)

(실시예 13-1: 갭필 평가용 하드마스크 조성물 제조)(Example 13-1: Preparation of a hard mask composition for evaluating a gap fill)

유기용매 (PGMEA : 사이클로헥사논 = 5:5 부피비) 90g에 상기 화학식 1f로 표시되는 화합물 10g을 용해시킨 후 0.45 ㎛ 실린지 필터로 여과하여 갭필 평가용 하드마스크 조성물을 제조하였다.After dissolving 10 g of the compound represented by Formula 1f in 90 g of an organic solvent (PGMEA: cyclohexanone = 5:5 volume ratio), it was filtered through a 0.45 μm syringe filter to prepare a hard mask composition for evaluating a gap fill.

(실시예 13-2: 에칭 평가용 하드마스크 조성물 제조)(Example 13-2: Preparation of hard mask composition for etching evaluation)

유기용매 (PGMEA : 사이클로헥사논 = 5:5 부피비) 70g에 상기 화학식 1f로 표시되는 화합물 30g을 용해시킨 후 0.45 ㎛ 실린지 필터로 여과하여 에칭 평가용 하드마스크 조성물을 제조하였다.After dissolving 30 g of the compound represented by Formula 1f in 70 g of an organic solvent (PGMEA: cyclohexanone = 5:5 volume ratio), it was filtered through a 0.45 μm syringe filter to prepare a hardmask composition for etching evaluation.

실시예 14. Example 14.

(화학식 2e의 화합물 제조)(Preparation of a compound of formula 2e)

1-브로모나프탈렌 대신 9-브로모안트라센을 사용하는 것을 제외하고 상기 실시예 10과 마찬가지의 방법으로 화학식 2e 표시되는 화합물(수율:70%)을 얻었다.A compound represented by Formula 2e (yield: 70%) was obtained in the same manner as in Example 10, except that 9-bromoanthracene was used instead of 1-bromonaphthalene.

- 1H-NMR (400 MHz, (CD3)2SO): δ(ppm) = 8.15 (s, 2H), 7.96 (d, 4H), 7.89 (d, 4H), 7.38 (t, 4H), 7.37 (t, 4H), 7.14 (d, 2H), 6.78 (s, 2H), 6.66 (d, 2H), 5.35 (s, 2H), 3.65 (s, 2H)-1H-NMR (400 MHz, (CD3)2SO): δ(ppm) = 8.15 (s, 2H), 7.96 (d, 4H), 7.89 (d, 4H), 7.38 (t, 4H), 7.37 (t , 4H), 7.14 (d, 2H), 6.78 (s, 2H), 6.66 (d, 2H), 5.35 (s, 2H), 3.65 (s, 2H)

- 중량평균분자량(Mw): 596.7-Weight average molecular weight (Mw): 596.7

- MS (MALDI-TOF): m/z = 596.2 (100%)-MS (MALDI-TOF): m/z = 596.2 (100%)

(실시예 14-1: 갭필 평가용 하드마스크 조성물 제조)(Example 14-1: Preparation of a hard mask composition for evaluating a gap fill)

유기용매 (PGMEA : 사이클로헥사논 = 5:5 부피비) 90g에 상기 화학식 2e로 표시되는 화합물 10g을 용해시킨 후 0.45 ㎛ 실린지 필터로 여과하여 갭필 평가용 하드마스크 조성물을 제조하였다.After dissolving 10 g of the compound represented by Formula 2e in 90 g of an organic solvent (PGMEA: cyclohexanone = 5:5 by volume), it was filtered through a 0.45 μm syringe filter to prepare a hard mask composition for evaluating a gap fill.

(실시예 14-2: 에칭 평가용 하드마스크 조성물 제조)(Example 14-2: Preparation of hard mask composition for etching evaluation)

유기용매 (PGMEA : 사이클로헥사논 = 5:5 부피비) 70g에 상기 화학식 2e로 표시되는 화합물 30g을 용해시킨 후 0.45 ㎛ 실린지 필터로 여과하여 에칭 평가용 하드마스크 조성물을 제조하였다.After dissolving 30 g of the compound represented by Formula 2e in 70 g of an organic solvent (PGMEA: cyclohexanone = 5:5 volume ratio), it was filtered through a 0.45 μm syringe filter to prepare a hardmask composition for etching evaluation.

실시예 15. Example 15.

(화학식 2f 화합물 제조)(Preparation of Formula 2f Compound)

1-브로모나프탈렌 대신 9-브로모안트라센을 사용하는 것을 제외하고 상기 실시예 11과 마찬가지의 방법으로 화학식 2f로 표시되는 화합물(수율:66%)을 얻었다.A compound represented by Formula 2f (yield: 66%) was obtained in the same manner as in Example 11, except that 9-bromoanthracene was used instead of 1-bromonaphthalene.

- 1H-NMR (400 MHz, (CD3)2SO): δ(ppm) = 8.15 (s, 2H), 7.96 (d, 4H), 7.93 (d, 1H), 7.89 (d, 4H), 7.38 (t, 5H), 7.37 (t, 4H), 7.36 (s, 1H), 7.26 (s, 1H), 7.14 (d, 1H), 7.11 (d, 1H), 6.78 (s, 1H), 6.66 (d, 1H), 5.35 (s, 2H), 3.65 (s, 2H)-1H-NMR (400 MHz, (CD3)2SO): δ(ppm) = 8.15 (s, 2H), 7.96 (d, 4H), 7.93 (d, 1H), 7.89 (d, 4H), 7.38 (t , 5H), 7.37 (t, 4H), 7.36 (s, 1H), 7.26 (s, 1H), 7.14 (d, 1H), 7.11 (d, 1H), 6.78 (s, 1H), 6.66 (d, 1H), 5.35 (s, 2H), 3.65 (s, 2H)

- 중량평균분자량(Mw): 646.7-Weight average molecular weight (Mw): 646.7

- MS (MALDI-TOF): m/z = 646.2 (100%)-MS (MALDI-TOF): m/z = 646.2 (100%)

(실시예 15-1: 갭필 평가용 하드마스크 조성물 제조)(Example 15-1: Preparation of a hard mask composition for evaluating a gap fill)

유기용매 (PGMEA : 사이클로헥사논 = 5:5 부피비) 90g에 상기 화학식 2f로 표시되는 화합물 10g을 용해시킨 후 0.45 ㎛ 실린지 필터로 여과하여 갭필 평가용 하드마스크 조성물을 제조하였다.After dissolving 10 g of the compound represented by Formula 2f in 90 g of an organic solvent (PGMEA: cyclohexanone = 5:5 volume ratio), it was filtered through a 0.45 μm syringe filter to prepare a hard mask composition for evaluating a gap fill.

(실시예 15-2: 에칭 평가용 하드마스크 조성물 제조)(Example 15-2: Preparation of hard mask composition for etching evaluation)

유기용매 (PGMEA : 사이클로헥사논 = 5:5 부피비) 70g에 상기 화학식 2f로 표시되는 화합물 30g을 용해시킨 후 0.45 ㎛ 실린지 필터로 여과하여 에칭 평가용 하드마스크 조성물을 제조하였다.After dissolving 30 g of the compound represented by Chemical Formula 2f in 70 g of an organic solvent (PGMEA: cyclohexanone = 5:5 volume ratio), it was filtered through a 0.45 μm syringe filter to prepare a hardmask composition for etching evaluation.

실시예 16. Example 16.

(화학식 1g의 화합물 제조)(Preparation of a compound of formula 1g)

브로모벤젠 대신 1-브로모피렌을 사용하는 것을 제외하고 상기 실시예 1과 마찬가지의 방법으로 화학식 1e로 표시되는 화합물(수율:78%)을 얻었다.A compound represented by Formula 1e (yield: 78%) was obtained in the same manner as in Example 1, except that 1-bromopyrene was used instead of bromobenzene.

- 1H-NMR (400 MHz, (CD3)2SO): δ(ppm) = 8.00 (d, 4H), 7.93 (s, 4H), 7.82 (t, 2H), 7.81 (d, 8H), 3.65 (s, 2H), 2.02 (t, 4H), 1.77 (t, 4H)-1H-NMR (400 MHz, (CD3)2SO): δ(ppm) = 8.00 (d, 4H), 7.93 (s, 4H), 7.82 (t, 2H), 7.81 (d, 8H), 3.65 (s , 2H), 2.02 (t, 4H), 1.77 (t, 4H)

- 중량평균분자량(Mw): 516.6-Weight average molecular weight (Mw): 516.6

- MS (MALDI-TOF): m/z = 516.2 (100%)-MS (MALDI-TOF): m/z = 516.2 (100%)

(실시예 16-1: 갭필 평가용 하드마스크 조성물 제조)(Example 16-1: Preparation of a hard mask composition for evaluating a gap fill)

유기용매 (PGMEA : 사이클로헥사논 = 5:5 부피비) 90g에 상기 화학식 1e로 표시되는 화합물 10g을 용해시킨 후 0.45 ㎛ 실린지 필터로 여과하여 갭필 평가용 하드마스크 조성물을 제조하였다.After dissolving 10 g of the compound represented by Formula 1e in 90 g of an organic solvent (PGMEA: cyclohexanone = 5:5 volume ratio), it was filtered through a 0.45 μm syringe filter to prepare a hardmask composition for evaluating a gap fill.

(실시예 16-2: 에칭 평가용 하드마스크 조성물 제조)(Example 16-2: Preparation of hard mask composition for etching evaluation)

유기용매 (PGMEA : 사이클로헥사논 = 5:5 부피비) 70g에 상기 화학식 1e로 표시되는 화합물 30g을 용해시킨 후 0.45 ㎛ 실린지 필터로 여과하여 에칭 평가용 하드마스크 조성물을 제조하였다.After dissolving 30 g of the compound represented by Formula 1e in 70 g of an organic solvent (PGMEA: cyclohexanone = 5:5 volume ratio), it was filtered through a 0.45 μm syringe filter to prepare a hardmask composition for etching evaluation.

실시예 17. Example 17.

(화학식 1h의 화합물 제조)(Preparation of a compound of formula 1h)

1-브로모나프탈렌 대신 1-브로모피렌을 사용하는 것을 제외하고 상기 실시예 9와 마찬가지의 방법으로 화학식 1h로 표시되는 화합물(수율:80%)을 얻었다.A compound represented by Chemical Formula 1h (yield: 80%) was obtained in the same manner as in Example 9, except that 1-bromopyrene was used instead of 1-bromonaphthalene.

- 1H-NMR (400 MHz, (CD3)2SO): δ(ppm) = 8.00 (d, 4H), 7.93 (s, 4H), 7.82 (t, 2H), 7.71 (t, 8H), 3.65 (s, 2H), 3.63 (d, 2H), 3.58 (d, 2H), 2.15 (s, 2H), 1.90 (s, 2H)-1H-NMR (400 MHz, (CD3)2SO): δ(ppm) = 8.00 (d, 4H), 7.93 (s, 4H), 7.82 (t, 2H), 7.71 (t, 8H), 3.65 (s , 2H), 3.63 (d, 2H), 3.58 (d, 2H), 2.15 (s, 2H), 1.90 (s, 2H)

- 중량평균분자량(Mw): 548.6-Weight average molecular weight (Mw): 548.6

- MS (MALDI-TOF): m/z = 548.2 (100%)-MS (MALDI-TOF): m/z = 548.2 (100%)

(실시예 17-1: 갭필 평가용 하드마스크 조성물 제조)(Example 17-1: Preparation of a hard mask composition for evaluating a gap fill)

유기용매 (PGMEA : 사이클로헥사논 = 5:5 부피비) 90g에 상기 화학식 1h로 표시되는 화합물 10g을 용해시킨 후 0.45 ㎛ 실린지 필터로 여과하여 갭필 평가용 하드마스크 조성물을 제조하였다.After dissolving 10 g of the compound represented by Formula 1h in 90 g of an organic solvent (PGMEA: cyclohexanone = 5:5 volume ratio), it was filtered through a 0.45 μm syringe filter to prepare a hard mask composition for evaluating a gap fill.

(실시예 17-2: 에칭 평가용 하드마스크 조성물 제조)(Example 17-2: Preparation of hard mask composition for etching evaluation)

유기용매 (PGMEA : 사이클로헥사논 = 5:5 부피비) 70g에 상기 화학식 1h로 표시되는 화합물 30g을 용해시킨 후 0.45 ㎛ 실린지 필터로 여과하여 에칭 평가용 하드마스크 조성물을 제조하였다.After dissolving 30 g of the compound represented by Formula 1h in 70 g of an organic solvent (PGMEA: cyclohexanone = 5:5 by volume), it was filtered through a 0.45 μm syringe filter to prepare a hardmask composition for etching evaluation.

실시예 18. Example 18.

(화학식 2g의 화합물 제조)(Preparation of compound of formula 2g)

1-브로모나프탈렌 대신 1-브로모피렌을 사용하는 것을 제외하고 상기 실시예 10과 마찬가지의 방법으로 화학식 2g로 표시되는 화합물(수율:79%)을 얻었다.A compound represented by Chemical Formula 2g (yield: 79%) was obtained in the same manner as in Example 10, except that 1-bromopyrene was used instead of 1-bromonaphthalene.

- 1H-NMR (400 MHz, (CD3)2SO): δ(ppm) = 8.00 (d, 4H), 7.93 (s, 4H), 7.82 (t, 2H), 7.71 (t, 8H), 7.14 (d, 2H), 6.78 (s, 2H), 6.66 (d, 2H), 5.35 (s, 2H), 3.65 (s, 2H)-1H-NMR (400 MHz, (CD3)2SO): δ(ppm) = 8.00 (d, 4H), 7.93 (s, 4H), 7.82 (t, 2H), 7.71 (t, 8H), 7.14 (d , 2H), 6.78 (s, 2H), 6.66 (d, 2H), 5.35 (s, 2H), 3.65 (s, 2H)

- 중량평균분자량(Mw): 644.7-Weight average molecular weight (Mw): 644.7

- MS (MALDI-TOF): m/z = 644.2 (100%)-MS (MALDI-TOF): m/z = 644.2 (100%)

(실시예 18-1: 갭필 평가용 하드마스크 조성물 제조)(Example 18-1: Preparation of a hard mask composition for evaluating a gap fill)

유기용매 (PGMEA : 사이클로헥사논 = 5:5 부피비) 90g에 상기 화학식 2g로 표시되는 화합물 10g을 용해시킨 후 0.45 ㎛ 실린지 필터로 여과하여 갭필 평가용 하드마스크 조성물을 제조하였다.After dissolving 10 g of the compound represented by Chemical Formula 2g in 90 g of an organic solvent (PGMEA: cyclohexanone = 5:5 volume ratio), it was filtered through a 0.45 μm syringe filter to prepare a hardmask composition for evaluating a gap fill.

(실시예 18-2: 에칭 평가용 하드마스크 조성물 제조)(Example 18-2: Preparation of hard mask composition for etching evaluation)

유기용매 (PGMEA : 사이클로헥사논 = 5:5 부피비) 70g에 상기 화학식 2g로 표시되는 화합물 30g을 용해시킨 후 0.45 ㎛ 실린지 필터로 여과하여 에칭 평가용 하드마스크 조성물을 제조하였다.After dissolving 30 g of the compound represented by Formula 2g in 70 g of an organic solvent (PGMEA: cyclohexanone = 5:5 volume ratio), it was filtered through a 0.45 μm syringe filter to prepare a hardmask composition for etching evaluation.

실시예 19. Example 19.

(화학식 2h 화합물 제조)(Formula 2h compound preparation)

1-브로모나프탈렌 대신 1-브로모피렌을 사용하는 것을 제외하고 상기 실시예 11과 마찬가지의 방법으로 화학식 2h로 표시되는 화합물(수율:77%)을 얻었다. A compound represented by Formula 2h (yield: 77%) was obtained in the same manner as in Example 11, except that 1-bromopyrene was used instead of 1-bromonaphthalene.

- 1H-NMR (400 MHz, (CD3)2SO): δ(ppm) = 8.00 (d, 4H), 7.93 (d, 5H), 7.82 (t, 2H), 7.71 (t, 8H), 7.38 (s, 1H), 7.36 (s, 1H), 7.26 (s, 1H), 7.14 (d, 1H), 7.11 (d, 1H), 6.66 (d, 1H), 5.35 (s, 2H), 3.65 (s, 2H)-1H-NMR (400 MHz, (CD3)2SO): δ(ppm) = 8.00 (d, 4H), 7.93 (d, 5H), 7.82 (t, 2H), 7.71 (t, 8H), 7.38 (s , 1H), 7.36 (s, 1H), 7.26 (s, 1H), 7.14 (d, 1H), 7.11 (d, 1H), 6.66 (d, 1H), 5.35 (s, 2H), 3.65 (s, 2H)

- 중량평균분자량(Mw): 694.8-Weight average molecular weight (Mw): 694.8

- MS (MALDI-TOF): m/z = 694.2 (100%)-MS (MALDI-TOF): m/z = 694.2 (100%)

(실시예 19-1: 갭필 평가용 하드마스크 조성물 제조)(Example 19-1: Preparation of a hard mask composition for evaluating a gap fill)

유기용매 (PGMEA : 사이클로헥사논 = 5:5 부피비) 90g에 상기 화학식 2h로 표시되는 화합물 10g을 용해시킨 후 0.45 ㎛ 실린지 필터로 여과하여 갭필 평가용 하드마스크 조성물을 제조하였다.After dissolving 10 g of the compound represented by Formula 2h in 90 g of an organic solvent (PGMEA: cyclohexanone = 5:5 by volume), it was filtered through a 0.45 μm syringe filter to prepare a hard mask composition for evaluating a gap fill.

(실시예 19-2: 에칭 평가용 하드마스크 조성물 제조)(Example 19-2: Preparation of hard mask composition for etching evaluation)

유기용매 (PGMEA : 사이클로헥사논 = 5:5 부피비) 70g에 상기 화학식 2h로 표시되는 화합물 30g을 용해시킨 후 0.45 ㎛ 실린지 필터로 여과하여 에칭 평가용 하드마스크 조성물을 제조하였다.After dissolving 30 g of the compound represented by Formula 2h in 70 g of an organic solvent (PGMEA: cyclohexanone = 5:5 by volume), it was filtered through a 0.45 μm syringe filter to prepare a hardmask composition for etching evaluation.

비교예 1. Comparative Example 1.

(화학식 9의 화합물 제조)(Preparation of compound of formula 9)

질소 분위기하에, 150 mL 무수 테트라하이드로푸란 (THF) 중 안트라퀴논 (18.2g)의 용액을 0℃에서 THF 중 1M 페닐마그네슘 브로마이드 용액 200 mL에 적가하였다. 적가를 마친 후, 반응 혼합물을 실온에서 16시간 동안 교반하였다. 반응 혼합물을 100 mL 염화암모늄 포화 용액에 부었다. 혼합물을 디에틸 에테르로 2회 추출하였다. 에테르 용액을 모아 MgSO4에서 건조시키고, 용매를 감압하에 제거하여 중간체 1을 얻었다.Under a nitrogen atmosphere, a solution of anthraquinone (18.2 g) in 150 mL anhydrous tetrahydrofuran (THF) was added dropwise to 200 mL of a solution of 1M phenylmagnesium bromide in THF at 0°C. After completion of the dropwise addition, the reaction mixture was stirred at room temperature for 16 hours. The reaction mixture was poured into 100 mL saturated ammonium chloride solution. The mixture was extracted twice with diethyl ether. The combined ether solution was dried over MgSO 4 , and the solvent was removed under reduced pressure to obtain Intermediate 1.

100 mL 1,2-디클로로에탄에 중간체 1 (8g) 및 피렌-1-올 (13g)와 p-TSA 일수화물 (0.3g)을 첨가하고, 혼합물을 70℃에서 4시간 동안 교반하였다. 반응 혼합물을 실온으로 냉각하고, 불용 물질을 여과로 제거하였다. 여액을 100 mL의 0.5% 중탄산암모늄 수용액으로 한번 세척한 후, 탈이온수로 2회 세척하였다 (각각 100 mL). 1,2-디클로로에탄을 감압 하에 제거하여 하기 화학식 9로 표시되는 화합물을 얻었다.Intermediate 1 (8g), pyrene-1-ol (13g) and p-TSA monohydrate (0.3g) were added to 100 mL 1,2-dichloroethane, and the mixture was stirred at 70° C. for 4 hours. The reaction mixture was cooled to room temperature and insoluble matter was removed by filtration. The filtrate was washed once with 100 mL of 0.5% ammonium bicarbonate aqueous solution and then twice with deionized water (100 mL each). 1,2-dichloroethane was removed under reduced pressure to obtain a compound represented by the following formula (9).

[화학식 9][Formula 9]

Figure pat00044
Figure pat00044

(비교예 1-1: 갭필 평가용 하드마스크 조성물 제조)(Comparative Example 1-1: Preparation of a hard mask composition for evaluating a gap fill)

유기용매 (PGMEA : 사이클로헥사논 = 5:5 부피비) 90g에 상기 화학식 9로 표시되는 화합물 10g을 용해시킨 후 0.45 ㎛ 실린지 필터로 여과하여 갭필 평가용 하드마스크 조성물을 제조하였다.After dissolving 10 g of the compound represented by Formula 9 in 90 g of an organic solvent (PGMEA: cyclohexanone = 5:5 volume ratio), it was filtered through a 0.45 μm syringe filter to prepare a hardmask composition for evaluating a gap fill.

(비교예 1-2: 에칭 평가용 하드마스크 조성물 제조)(Comparative Example 1-2: Preparation of hard mask composition for etching evaluation)

유기용매 (PGMEA : 사이클로헥사논 = 5:5 부피비) 70g에 상기 화학식 9로 표시되는 화합물 30g을 용해시킨 후 0.45 ㎛ 실린지 필터로 여과하여 에칭 평가용 하드마스크 조성물을 제조하였다.After dissolving 30 g of the compound represented by Chemical Formula 9 in 70 g of an organic solvent (PGMEA: cyclohexanone = 5:5 volume ratio), it was filtered through a 0.45 μm syringe filter to prepare a hard mask composition for etching evaluation.

비교예 2.Comparative Example 2.

(화학식 10의 화합물 제조)(Preparation of compound of formula 10)

플라스크에 피로멜리틱 디언하이드리드(pyromellitic dianhydride) 4.7g, 1-메톡시파이렌 10.0g 및 1,2-다이클로로에탄 287g을 함께 넣고 교반하였다. 상기 용액에 알루미늄 클로라이드 17.22g을 천천히 첨가한 후 가열하여 60℃에서 12시간 동안 교반하였다. 반응 완결 후 상기 반응물을 메탄올에 적하한 후 형성된 침전을 여과하여 건조하여 중간체 2을 얻었다Into a flask, 4.7 g of pyromellitic dianhydride, 10.0 g of 1-methoxypyrene, and 287 g of 1,2-dichloroethane were put together and stirred. After slowly adding 17.22 g of aluminum chloride to the solution, it was heated and stirred at 60° C. for 12 hours. After completion of the reaction, the reactant was added dropwise to methanol, and the formed precipitate was filtered and dried to obtain an intermediate 2

플라스크에 상기 중간체 2 10.00g, 1-도데칸사이올 14.82g, 수산화칼륨 4.93g 및 N, N-다이메틸포름아마이드 69.43g을 첨가한 후 110℃에서 8시간 동안 교반하였다. 반응물을 냉각시켜 5% 염화수소 용액으로 pH 6~7 정도로 중화한 후 형성된 침전을 여과하고 건조하여 하기 화학식 10의 화합물을 얻었다.10.00 g of the intermediate 2, 14.82 g of 1-dodecancyol, 4.93 g of potassium hydroxide, and 69.43 g of N, N-dimethylformamide were added to the flask, followed by stirring at 110° C. for 8 hours. The reaction mixture was cooled, neutralized with a 5% hydrogen chloride solution to a pH of 6-7, and the formed precipitate was filtered and dried to obtain a compound of Formula 10 below.

[화학식 10][Formula 10]

Figure pat00045
Figure pat00045

(비교예 2-1: 갭필 평가용 하드마스크 조성물 제조)(Comparative Example 2-1: Preparation of a hard mask composition for evaluating a gap fill)

유기용매 (PGMEA : 사이클로헥사논 = 5:5 부피비) 90g에 상기 화학식 10으로 표시되는 화합물 10g을 용해시킨 후 0.45 ㎛ 실린지 필터로 여과하여 갭필 평가용 하드마스크 조성물을 제조하였다.After dissolving 10 g of the compound represented by Formula 10 in 90 g of an organic solvent (PGMEA: cyclohexanone = 5:5 volume ratio), it was filtered through a 0.45 μm syringe filter to prepare a hard mask composition for evaluating a gap fill.

(비교예 2-1: 에칭 평가용 하드마스크 조성물 제조)(Comparative Example 2-1: Preparation of hard mask composition for etching evaluation)

유기용매 (PGMEA : 사이클로헥사논 = 5:5 부피비) 70g에 상기 화학식 10으로 표시되는 화합물 30g을 용해시킨 후 0.45 ㎛ 실린지 필터로 여과하여 에칭 평가용 하드마스크 조성물을 제조하였다.After dissolving 30 g of the compound represented by Chemical Formula 10 in 70 g of an organic solvent (PGMEA: cyclohexanone = 5:5 volume ratio), it was filtered through a 0.45 μm syringe filter to prepare a hardmask composition for etching evaluation.

비교예 3.Comparative Example 3.

(화학식 11의 화합물 제조)(Preparation of compound of formula 11)

교반기, 냉각관 및 뷰렛을 구비한 내용적 200mL의 용기를 준비하였다. 이 용기에, 4,4'-비놀 30g과, 4-비페닐알데히드 15g과, 아세트산부틸 100mL를 투입하고, p-톨루엔설폰산 3.9g을 첨가하여, 반응액을 조제하였다. 이 반응액을 90℃에서 3시간 교반하여 반응을 행하였다. 이어서, 반응액을 농축하고, 헵탄 50g을 첨가하여 반응생성물을 석출시키고, 실온까지 냉각한 후, 여과를 행하여 분리하였다. 여과에 의해 얻어진 고형물을 건조시킨 후, 컬럼 크로마토그라피로 분리 정제하여 하기 화학식 11로 표시되는 화합물을 얻었다. (도2)A 200 mL container was prepared equipped with a stirrer, a cooling tube and a burette. To this container, 30 g of 4,4'-binol, 15 g of 4-biphenylaldehyde, and 100 mL of butyl acetate were added, and 3.9 g of p-toluenesulfonic acid was added to prepare a reaction solution. The reaction solution was stirred at 90° C. for 3 hours to react. Then, the reaction solution was concentrated, 50 g of heptane was added to precipitate a reaction product, cooled to room temperature, and filtered to separate. After drying the solid obtained by filtration, it was separated and purified by column chromatography to obtain a compound represented by the following formula (11). (Figure 2)

[화학식 11][Formula 11]

Figure pat00046
Figure pat00046

(비교예 3-1: 갭필 평가용 하드마스크 조성물 제조)(Comparative Example 3-1: Preparation of a hard mask composition for evaluating a gap fill)

유기용매 (PGMEA : 사이클로헥사논 = 5:5 부피비) 90g에 상기 화학식 11로 표시되는 화합물 10g을 용해시킨 후 0.45 ㎛ 실린지 필터로 여과하여 갭필 평가용 하드마스크 조성물을 제조하였다.After dissolving 10 g of the compound represented by Formula 11 in 90 g of an organic solvent (PGMEA: cyclohexanone = 5:5 volume ratio), it was filtered through a 0.45 μm syringe filter to prepare a hard mask composition for evaluating a gap fill.

(비교예 3-2: 에칭 평가용 하드마스크 조성물 제조)(Comparative Example 3-2: Preparation of hard mask composition for etching evaluation)

유기용매 (PGMEA : 사이클로헥사논 = 5:5 부피비) 70g에 상기 화학식 11로 표시되는 화합물 30g을 용해시킨 후 0.45 ㎛ 실린지 필터로 여과하여 에칭 평가용 하드마스크 조성물을 제조하였다.After dissolving 30 g of the compound represented by Chemical Formula 11 in 70 g of an organic solvent (PGMEA: cyclohexanone = 5:5 volume ratio), it was filtered through a 0.45 μm syringe filter to prepare a hardmask composition for etching evaluation.

비교예 4. Comparative Example 4.

(화학식 12의 화합물 제조)(Preparation of compound of formula 12)

온도계, 콘덴서 및 기계식 교반기를 구비한 3구 플라스크에 질소하에서 9,9-비스(4-히드록시페닐)플루오렌 37.16g 및 파라포름알데히드 2.84g을 투입하였다. 이어서, p-톨루엔술폰산 1수화물 0.153g을 58g의 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트 (PGMEA)에 용해시킨 후, 이 용액을 3구 플라스크 안에 투입하고, 95℃에서 6시간 교반하면서 중합을 실시하였다. 그 후, 중합 반응액을 다량의 헥산 안에 투입하고, 침전한 중합체를 여과하여, 중간체 4를 얻었다. 이어서, 온도계, 콘덴서 및 기계식 교반기를 구비한 3구 플라스크에, 질소 하에서 상기 얻어진 중간체 4 20g, N,N-디메틸아세트아미드 80g 및 탄산칼륨 16.68g을 넣었다. 이어서, 80℃로 가온하고, 브롬화프로파르길 14.36g을 첨가한 후, 6시간 교반하면서 반응을 행하였다. 그 후, 반응 용액에 메틸이소부틸케톤 40g 및 물 80g을 첨가해서 분액 조작을 행한 후, 유기상을 다량의 메탄올 안에 투입하고 형성된 침전을 여과하고 건조하여 하기 화학식 12로 표시되는 화합물을 얻었다. (도3)37.16 g of 9,9-bis(4-hydroxyphenyl)fluorene and 2.84 g of paraformaldehyde were added to a three-necked flask equipped with a thermometer, a condenser and a mechanical stirrer under nitrogen. Subsequently, 0.153 g of p-toluenesulfonic acid monohydrate was dissolved in 58 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), and this solution was added into a three-necked flask, followed by polymerization while stirring at 95° C. for 6 hours. Thereafter, the polymerization reaction solution was put into a large amount of hexane, and the precipitated polymer was filtered to obtain an intermediate 4. Next, 20 g of the intermediate 4 obtained above, 80 g of N,N-dimethylacetamide and 16.68 g of potassium carbonate were placed in a three-necked flask equipped with a thermometer, a condenser and a mechanical stirrer under nitrogen. Subsequently, it heated to 80 degreeC, and after adding 14.36 g of propargyl bromide, reaction was performed, stirring for 6 hours. Thereafter, 40 g of methyl isobutyl ketone and 80 g of water were added to the reaction solution to perform liquid separation, and then the organic phase was introduced into a large amount of methanol, and the formed precipitate was filtered and dried to obtain a compound represented by the following formula (12). (Fig. 3)

[화학식 12][Formula 12]

Figure pat00047
Figure pat00047

(비교예 4-1: 갭필 평가용 하드마스크 조성물 제조)(Comparative Example 4-1: Preparation of a hard mask composition for evaluating a gap fill)

유기용매 (PGMEA : 사이클로헥사논 = 5:5 부피비) 90g에 상기 화학식 12로 표시되는 화합물 10g을 용해시킨 후 0.45 ㎛ 실린지 필터로 여과하여 갭필 평가용 하드마스크 조성물을 제조하였다.After dissolving 10 g of the compound represented by Formula 12 in 90 g of an organic solvent (PGMEA: cyclohexanone = 5:5 volume ratio), it was filtered through a 0.45 μm syringe filter to prepare a hard mask composition for evaluating a gap fill.

(비교예 4-2: 에칭 평가용 하드마스크 조성물 제조)(Comparative Example 4-2: Preparation of hard mask composition for etching evaluation)

유기용매 (PGMEA : 사이클로헥사논 = 5:5 부피비) 70g에 상기 화학식 11로 표시되는 화합물 30g을 용해시킨 후 0.45 ㎛ 실린지 필터로 여과하여 에칭 평가용 하드마스크 조성물을 제조하였다.After dissolving 30 g of the compound represented by Chemical Formula 11 in 70 g of an organic solvent (PGMEA: cyclohexanone = 5:5 volume ratio), it was filtered through a 0.45 μm syringe filter to prepare a hardmask composition for etching evaluation.

실험예Experimental example

실험예 1. 갭필 특성 평가Experimental Example 1. Evaluation of Gap Fill Characteristics

라인과 스페이스의 선폭이 30nm이고, 패턴의 높이가 220 nm인 라인 앤 스페이스 패턴이 형성된 웨이퍼 상에 상기 실시예 1-1, 실시예 3-1, 실시예 5-1, 실시예 7-1 내지 실시예 19-1에서 갭필 평가용으로 제조된 하드마스크 조성물과 비교예 1-1 내지 4-1에서 갭필 평가용으로 제조된 하드마스크 조성물을 스핀 코터를 이용하여 각각 250 nm의 두께로 도포하였다.Examples 1-1, 3-1, 5-1, and 7-1 on the wafer on which the line and space pattern was formed with a line width of 30 nm and a pattern height of 220 nm. The hardmask composition prepared for evaluating the gap-fill in Example 19-1 and the hardmask composition prepared for evaluating the gap-fill in Comparative Examples 1-1 to 4-1 were each coated with a thickness of 250 nm using a spin coater.

이어서, 핫플레이트를 사용하여 챔버에서 240℃로 1분간 베이크, 400℃로 2분간 더블 베이크를 진행하여 하드마스크 막을 형성하였다. 형성된 하드마스크 막의 단면을 FE-SEM (히타치사 제조: S-4300) 장비를 이용하여 관찰하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.Subsequently, baking was performed at 240° C. for 1 minute and double baking at 400° C. for 2 minutes in a chamber using a hot plate to form a hard mask film. The cross-section of the formed hardmask film was observed using an FE-SEM (manufactured by Hitachi: S-4300) equipment, and the results are shown in Table 1 below.

이때, 패턴 두께가 높은 부분(라인부분)과 낮은 부분(스페이스 부분) 상에 형성된 하드마스크 막의 단차비가 3nm 이하일 경우는 매우 양호로 표기하고, 단차비가 3nm 내지 10nm 이하일 경우 양호, 단차비가 10nm 내지 15nm 이하일 경우는 불량, 15nm 이상일 경우 매우 불량으로 표기하였다. 또한, 보이드(void) 발생 여부도 함께 표기하였다.At this time, if the step ratio of the hard mask film formed on the high pattern thickness (line part) and the low part (space part) is 3 nm or less, it is marked as very good, and if the step ratio is 3 nm to 10 nm or less, it is good, and the step ratio is 10 nm to 15 nm. If it is less than or equal to 15 nm, it is marked as defective. In addition, the occurrence of voids was also indicated.

단차비Step ratio 보이드 형성Void formation 실시예 1-1Example 1-1 양호Good -- 실시예 3-1Example 3-1 양호Good -- 실시예 5-1Example 5-1 양호Good -- 실시예 7-1Example 7-1 매우양호Very good -- 실시예 8-1Example 8-1 양호Good -- 실시예 9-1Example 9-1 양호Good -- 실시예 10-1Example 10-1 양호Good -- 실시예 11-1Example 11-1 매우양호Very good -- 실시예 12-1Example 12-1 양호Good -- 실시예 13-1Example 13-1 양호Good -- 실시예 14-1Example 14-1 매우양호Very good -- 실시예 15-1Example 15-1 매우양호Very good -- 실시예 16-1Example 16-1 매우양호Very good -- 실시예 17-1Example 17-1 매우양호Very good -- 실시예 18-1Example 18-1 매우양호Very good -- 실시예 19-1Example 19-1 매우양호Very good -- 비교예 1-1Comparative Example 1-1 불량Bad -- 비교예 2-1Comparative Example 2-1 불량Bad -- 비교예 3-1Comparative Example 3-1 매우불량Very bad -- 비교예 4-1Comparative Example 4-1 매우양호Very good 보이드 형성Void formation

상기 표 1을 살펴보면, 실시예 1-1, 실시예 3-1, 실시예 5-1, 실시예 7-1 내지 실시예 19-1에서 제조된 갭필 평가용 하드마스크 조성물의 경우, 갭필 특성이 우수하여, 선폭이 작은 미세 패턴에 대한 갭필 공정을 실시하는 경우에도 단차비가 낮고, 보이드가 발생하지 않는 것을 알 수 있다. 이때, 실시예 19-1의 갭필 평가용 하드마스크 조성물을 사용하여 형성된 하드마스크 막의 단면을 전자현미경(SEM)을 이용해 확인해 보면, 갭필 특성이 매우 우수한 것을 알 수 있다(도 1 참조). 즉, 실시예 1-1, 실시예 3-1, 실시예 5-1, 실시예 7-1 내지 실시예 19-1에서 제조된 갭필 평가용 하드마스크 조성물의 경우, 열가교 작용기가 비대칭 구조를 가지는 하드마스크용 화합물을 포함하므로, 열에 의한 가교 작용 시 가교도가 증가하고 낮은 온도에서의 가교가 용이하여 하층막의 밀도를 증가시켜 열에 의한 수축 현상을 저하시킴으로써 단차비가 높은 것을 알 수 있다Looking at Table 1, in the case of the hard mask composition for evaluating the gap-fill prepared in Example 1-1, Example 3-1, Example 5-1, and Example 7-1 to Example 19-1, the gap-fill characteristics were It is excellent, and it can be seen that the step ratio is low and voids do not occur even when the gap fill process is performed on a fine pattern having a small line width. At this time, when the cross section of the hardmask film formed using the hardmask composition for evaluating the gap-fill of Example 19-1 was checked using an electron microscope (SEM), it can be seen that the gap-fill property is very excellent (see FIG. 1). That is, in the case of the hardmask composition for evaluating the gap-fill prepared in Examples 1-1, 3-1, 5-1, and 7-1 to 19-1, the thermal crosslinking functional group has an asymmetric structure. Since the eggplant contains a compound for a hard mask, it can be seen that the degree of crosslinking increases when crosslinking by heat and crosslinking at low temperatures is easy, increasing the density of the underlayer film and reducing the shrinkage caused by heat, so that the step ratio is high.

반면에, 비교예 1-1 내지 4-1에서 제조된 갭필 평가용 하드마스크 조성물의 경우, 갭필 특성이 실시예 1-1, 실시예 3-1, 실시예 5-1, 실시예 7-1 내지 실시예 19-1에서 제조된 갭필 평가용 하드마스크 조성물 대비 열위한 것을 알 수 있다.On the other hand, in the case of the hardmask composition for evaluating the gap-fill prepared in Comparative Examples 1-1 to 4-1, the gap-fill properties were in Example 1-1, Example 3-1, Example 5-1, and Example 7-1. It can be seen that compared to the hardmask composition for evaluating the gap fill prepared in Example 19-1.

예컨대, 도 2에 나타낸 바와 같이, 비교예 3-1의 갭필 평가용 하드마스크 조성물을 사용하여 형성한 하드마스크 막의 단면을 살펴보면 갭필 특성이 매우 불량하고, 도 3에 나타낸 바와 같이 비교예 4-1의 갭필 평가용 하드마스크 조성물을 사용하여 형성한 하드마스크 막의 단면을 살펴보면 보이드가 발생하는 것을 알 수 있다.For example, as shown in FIG. 2, when looking at the cross section of the hard mask film formed using the hard mask composition for evaluating the gap fill of Comparative Example 3-1, the gap fill characteristics were very poor, and as shown in FIG. 3, Comparative Example 4-1 Looking at the cross section of the hardmask film formed using the hardmask composition for evaluating the gap fill, it can be seen that voids occur.

실험예 2. 에칭 내성 평가 (1)Experimental Example 2. Etching resistance evaluation (1)

200 mm 두께의 실리콘 웨이퍼 위에 화학기상증착법(CVD)을 이용하여 3.6 ㎛ 두께의 비정질 탄소층(Amophorous Carbon Layer)을 증착한 다음, CF4 플라즈마 가스를 이용하여 350초 동안 에칭 공정을 실시하였다. 에칭 종료 후 제거된 박막 두께를 측정하여 하기 표 2에 참고예로 나타내었다. A 3.6 µm-thick amorphous carbon layer was deposited on a 200 mm-thick silicon wafer by chemical vapor deposition (CVD), and then an etching process was performed for 350 seconds using a CF 4 plasma gas. The thickness of the thin film removed after the etching was completed was measured and shown in Table 2 as a reference example.

이어서, 200 mm 두께의 실리콘 웨이퍼 위에 실시예 1-2, 실시예 5-2, 실시예 7-2 내지 실시예 19-2에서 에칭 평가용으로 제조된 하드마스크 조성물과 비교예 2-2 내지 4-2에서 에칭 평가용으로 제조된 하드마스크 조성물 (4g)을 각각 스핀 코팅한 후 고온 Hot Plate 챔버에서 240℃로 1분간 베이크하고, 400℃로 2분간 더블 베이크를 진행하여 3.6 ㎛ 두께의 하드마스크 막을 형성하였다. Next, the hardmask compositions prepared for etching evaluation in Examples 1-2, 5-2, 7-2 to 19-2 and Comparative Examples 2-2 to 4 on a silicon wafer having a thickness of 200 mm After spin-coating each hardmask composition (4g) prepared for etching evaluation in -2, bake for 1 minute at 240℃ in a high temperature hot plate chamber, and double bake at 400℃ for 2 minutes to make a 3.6 µm-thick hard mask A film was formed.

상기 각각의 하드마스크 막에 대하여 CF4 플라즈마 가스를 이용하여 60초 동안 건식 에칭한 다음, 초(sec)당 에칭된 박막 두께 (Å)를 측정하여 하기 표 2에 기재하였다. 또한, 최초 두께에 대한 에칭 후 잔류하는 두께 비율(%)을 측정하여 하기 표 2에 기재하였다. For each of the hardmask films, dry etching was performed for 60 seconds using a CF 4 plasma gas, and then the etched thin film thickness (Å) per second (sec) was measured and shown in Table 2 below. In addition, the ratio (%) of the thickness remaining after etching to the initial thickness was measured and described in Table 2 below.

에칭된 박막 두께 (Å/s)Etched thin film thickness (Å/s) 에칭 후 두께 비율 (%)Thickness after etching (%) 참고예Reference example 17.017.0 100100 실시예 1-2Example 1-2 20.320.3 8484 실시예 5-2Example 5-2 20.720.7 8282 실시예 7-2Example 7-2 20.320.3 8484 실시예 8-2Example 8-2 19.419.4 8888 실시예 9-2Example 9-2 20.920.9 8181 실시예 10-2Example 10-2 19.919.9 8585 실시예 11-2Example 11-2 19.619.6 8787 실시예 12-2Example 12-2 18.818.8 9090 실시예 13-2Example 13-2 20.120.1 8585 실시예 14-2Example 14-2 19.419.4 8888 실시예 15-2Example 15-2 19.219.2 8888 실시예 16-2Example 16-2 18.618.6 9191 실시예 17-2Example 17-2 19.719.7 8686 실시예 18-2Example 18-2 19.219.2 8989 실시예 19-2Example 19-2 19.019.0 8989 비교예 2-2Comparative Example 2-2 23.623.6 7272 비교예 3-2Comparative Example 3-2 22.122.1 7777 비교예 4-2Comparative Example 4-2 22.922.9 7474

상기 표 2를 살펴보면, 참고예의 비정질 탄소층의 경우, CF4 플라즈마 가스에 대하여 초(sec)당 에칭된 두께가 17.0 Å/s인 것을 알 수 있다.Looking at Table 2, in the case of the amorphous carbon layer of the reference example, it can be seen that the etched thickness per second (sec) for the CF 4 plasma gas is 17.0 Å/s.

한편, 본 발명의 실시예 1-2, 실시예 5-2, 실시예 7-2 내지 실시예 19-2의 에칭 평가용 하드마스크 조성물을 이용하여 형성된 하드마스크 막은 CF4 플라즈마 가스에 대하여 초(sec)당 에칭된 두께가 18.6 Å/s 내지 20.9 Å/s으로, 참고예 대비 증가하였으나, 비교예 2-2 내지 비교예 4-2의 하드마스크 조성물로부터 형성된 하드마스크막에 비하여 개선된 것을 알 수 있다.On the other hand, with respect to the second embodiment 1-2, Example 5-2, Example 7-2 film hard mask is formed by etching using the hard mask composition of the evaluation to Example 19-2 CF 4 plasma gas of the invention ( The etched thickness per sec) increased from 18.6 Å/s to 20.9 Å/s, compared to the reference example, but improved compared to the hard mask film formed from the hard mask composition of Comparative Examples 2-2 to 4-2. Can be seen.

특히, 실시예 1-2, 실시예 5-2, 실시예 7-2 내지 실시예 19-2의 에칭 평가용 하드마스크 조성물을 이용하여 형성된 하드마스크 막은 최초 두께 대비 에칭후 잔존하는 두께 비율이 81% 이상으로, 비교예 2-2 내지 비교예 4-2의 하드마스크 조성물로부터 형성된 하드마스크막에 비하여 높은 것을 알 수 있다. 따라서, 실시예 1-2, 실시예 5-2, 실시예 7-2 내지 실시예 19-2의 에칭 평가용 하드마스크 조성물을 이용하여 형성된 하드마스크 막은 CF4 플라즈마 가스에 대하여 보다 높은 내에칭성을 가지므로, 상대적으로 낮은 두께의 하드마스크 막을 형성 할 수 있고, 이에 따라 에칭 시에 패턴 휨 현상 발생율을 낮출 수 있음을 알 수 있다.In particular, the hardmask films formed using the hardmask compositions for etching evaluation of Examples 1-2, 5-2, and 7-2 to 19-2 had a thickness ratio of 81 In% or more, it can be seen that it is higher than the hard mask film formed from the hard mask composition of Comparative Examples 2-2 to 4-2. Therefore, the hard mask films formed using the hard mask compositions for etching evaluation of Examples 1-2, 5-2, and 7-2 to 19-2 have higher etch resistance against CF 4 plasma gas. Therefore, it is possible to form a hardmask film having a relatively low thickness, and thus it can be seen that the occurrence rate of pattern warpage during etching can be reduced.

실험예 3. 에칭 내성 평가 (2)Experimental Example 3. Etching resistance evaluation (2)

200 mm 두께의 실리콘 웨이퍼 위에 화학기상증착법(CVD)을 이용하여 3.6 ㎛ 두께의 비정질 탄소층(Amophorous Carbon Layer)을 증착한 다음, 그 다음, O2/N2 플라즈마 혼합 가스를 이용하여 각각 60초 동안 에칭 공정을 실시하였다. 그 다음 에칭 시간에 따른 박막의 두께를 측정하여 하기 표 3에 참고예로 나타내었다.After depositing a 3.6 µm-thick amorphous carbon layer on a 200 mm-thick silicon wafer by using a chemical vapor deposition method (CVD), then, for 60 seconds each using O 2 /N 2 plasma mixed gas. During the etching process was performed. Then, the thickness of the thin film according to the etching time was measured and shown as a reference example in Table 3 below.

이어서, 200 mm 두께의 실리콘 웨이퍼 위에 실시예 1-2, 실시예 3-2, 실시예 5-2, 실시예 7-2 내지 실시예 19-2에서 에칭 평가용으로 제조된 하드마스크 조성물과 비교예 1-2 내지 4-2에서 에칭 평가용으로 제조된 하드마스크 조성물 (4g)을 각각 스핀 코팅한 후 고온 Hot Plate 챔버에서 240℃로 1분간 베이크하고, 400℃로 2분간 더블 베이크를 진행하여 3.6 ㎛ 두께의 하드마스크 막을 형성하였다. Then, compared with the hardmask composition prepared for etching evaluation in Examples 1-2, 3-2, 5-2, 7-2 to 19-2 on a silicon wafer of 200 mm thickness After spin-coating each of the hardmask compositions (4g) prepared for etching evaluation in Examples 1-2 to 4-2, bake for 1 minute at 240°C in a high temperature hot plate chamber, and double bake at 400°C for 2 minutes. A 3.6 µm-thick hardmask film was formed.

상기 하드마스크 막에 대하여 O2/N2 플라즈마 혼합 가스를 이용하여 각각 140초(에칭율 10%), 360초(에칭율 25%), 720초(에칭율 50%), 1000초 (에칭율 70%) 동안 건식 에칭한 다음, 초(sec)당 에칭된 평균 박막 두께 (Å)를 측정하여 하기 표 3에 기재하였다. 또한, 최초 두께에 대한 평균 에칭 후 잔존하는 두께 비율(%)을 측정하여 하기 표 3에 나타내다. Using O 2 /N 2 plasma mixed gas for the hard mask film, 140 seconds (etch rate 10%), 360 seconds (etch rate 25%), 720 seconds (etch rate 50%), 1000 seconds (etch rate) 70%) for dry etching, and then the average thin film thickness (Å) etched per second (sec) was measured and shown in Table 3 below. In addition, the thickness ratio (%) remaining after the average etching relative to the initial thickness was measured and shown in Table 3 below.

또한, 각각의 에칭 시간 (예컨대, 140초, 360초, 720초 및 1000초)에 대한 에칭된 박막 두께 (Å)를 하기 (식 1)에 도입하여 에칭률(bulk etch rate, BER)을 산출하고, 이들의 표준 편차 (Standard derivation, 이하 'Stdev'라 칭함)를 하기 표 3에 나타내었다.In addition, the etching rate (bulk etch rate, BER) is calculated by introducing the etched thin film thickness (Å) for each etching time (eg, 140 seconds, 360 seconds, 720 seconds, and 1000 seconds) to the following (Equation 1). And, their standard deviation (Standard derivation, hereinafter referred to as'Stdev') is shown in Table 3 below.

(식 1) 에칭률 (BER) = (초기 박막 두께 - 에칭 후 박막 두께) / 에칭 시간(Equation 1) Etching rate (BER) = (initial thin film thickness-thin film thickness after etching) / etching time

에칭된 평균
박막 두께 (Å/s)
Etched average
Thin film thickness (Å/s)
평균 에칭 두께
비율 (%)
Average etch thickness
ratio (%)
O2/N2 에칭률
(Stdev)
O 2 /N 2 etch rate
(Stdev)
참고예Reference example 13.913.9 100100 -- 실시예 1-2Example 1-2 19.319.3 7272 0.190.19 실시예 3-2Example 3-2 18.718.7 7474 0.170.17 실시예 5-2Example 5-2 22.522.5 6262 0.170.17 실시예 7-2Example 7-2 21.721.7 6464 0.170.17 실시예 8-2Example 8-2 18.118.1 7777 0.180.18 실시예 9-2Example 9-2 23.423.4 6060 0.160.16 실시예 10-2Example 10-2 20.320.3 6969 0.160.16 실시예 11-2Example 11-2 19.119.1 7373 0.160.16 실시예 12-2Example 12-2 17.217.2 8181 0.190.19 실시예 13-2Example 13-2 20.220.2 6969 0.170.17 실시예 14-2Example 14-2 18.118.1 7777 0.170.17 실시예 15-2Example 15-2 17.317.3 8080 0.170.17 실시예 16-2Example 16-2 18.618.6 7575 0.180.18 실시예 17-2Example 17-2 19.019.0 7373 0.160.16 실시예 18-2Example 18-2 18.318.3 7676 0.160.16 실시예 19-2Example 19-2 17.317.3 8080 0.160.16 비교예 1-2Comparative Example 1-2 24.124.1 5858 0.290.29 비교예 2-2Comparative Example 2-2 28.228.2 4949 0.330.33 비교예 3-2Comparative Example 3-2 26.826.8 5252 0.260.26 비교예 4-2Comparative Example 4-2 27.527.5 5151 0.350.35

상기 표 3을 참고하면, 참고예인 비정질 탄소층의 경우, O2/N2 플라즈마 혼합 가스에 대한 초(sec)당 에칭 두께는 13.9 Å/s인 것을 알 수 있다.Referring to Table 3, in the case of the amorphous carbon layer as a reference example, it can be seen that the etching thickness per second (sec) for the O 2 /N 2 plasma mixed gas is 13.9 Å/s.

한편, 실시예 1-2, 실시예 3-2, 실시예 5-2, 실시예 7-2 내지 실시예 19-2의 에칭 평가용 하드마스크 조성물을 이용하여 형성된 하드마스크 막의 O2/N2 플라즈마 혼합 가스에 대한 초(sec)당 에칭 두께가 23.4 Å/s 이하로, 참고예 대비 증가하였으나, 비교예 1-2 내지 4-2의 에칭 평가용 하드마스크 조성물을 이용하여 형성된 하드마스크 막에 비하여 개선된 것을 알 수 있다.On the other hand, O 2 /N 2 of a hardmask film formed using the hardmask composition for etching evaluation of Examples 1-2, 3-2, 5-2, and 7-2 to 19-2 The etching thickness per second (sec) for the plasma mixed gas was 23.4 Å/s or less, which was increased compared to the reference example, but the hardmask film formed using the hardmask composition for etching evaluation of Comparative Examples 1-2 to 4-2 It can be seen that it is improved compared to.

또한, 실시예 1-2, 실시예 3-2, 실시예 5-2, 실시예 7-2 내지 실시예 19-2의 에칭 평가용 하드마스크 조성물을 이용하여 형성된 하드마스크 막은 최초 두께 대비 에칭후 잔존하는 두께 비율이 60% 이상으로, 비교예 1-2 내지 비교예 4-2의 하드마스크 조성물로부터 형성된 하드마스크막에 비하여 높은 내에칭성을 가지는 것을 알 수 있다.In addition, the hardmask film formed using the hardmask composition for etching evaluation of Examples 1-2, 3-2, 5-2, 7-2 to 19-2 was compared to the initial thickness after etching. It can be seen that the remaining thickness ratio is 60% or more, and has higher etch resistance compared to the hard mask film formed from the hard mask compositions of Comparative Examples 1-2 to 4-2.

특히, 실시예 1-2, 실시예 3-2, 실시예 5-2, 실시예 7-2 내지 실시예 19-2의 에칭 평가용 하드마스크 조성물을 이용하여 형성된 하드마스크 막은 O2/N2 플라즈마 혼합 가스에 대한 에칭률에 대한 표면 편차 값이 비교예 1-2 내지 비교예 4-2의 하드마스크 조성물에 비해 현저히 낮아, O2/N2 플라즈마 혼합 가스에 대하여 더욱 균일한 에칭율을 확보할 수 있음을 알 수 있다.In particular, the hardmask film formed using the hardmask composition for etching evaluation of Examples 1-2, 3-2, 5-2, 7-2 to 19-2 was O 2 /N 2 The surface deviation value for the etching rate of the plasma mixed gas is significantly lower than that of the hard mask composition of Comparative Examples 1-2 to 4-2, thus securing a more uniform etching rate for the O 2 /N 2 plasma mixed gas You can see that you can.

이러한 결과로부터, 적어도 2 이상의 히드록시기가 비대칭형 위치에 치환된 다환 방향족 화합물을 포함하는 본 발명의 하드마스크용 화합물을 이용하면, 하드마스크 막의 밀도가 증가하여 O2/N2 플라즈마 혼합 가스에 대해 내에칭성이 높을 뿐만 아니라 균일한 에칭률을 가지는 하드마스크 막을 형성할 수 있음을 알 수 있다. 따라서, 더욱 낮은 두께의 하드마스크 막을 형성 할 수 있고, 이에 따라 에칭 시에 패턴 휨 현상 발생율을 낮출 수 있음을 예측할 수 있다.From these results, when using the compound for a hardmask of the present invention containing a polycyclic aromatic compound in which at least two or more hydroxy groups are substituted at an asymmetrical position, the density of the hardmask film increases and the resistance to O 2 /N 2 plasma mixed gas is increased. It can be seen that it is possible to form a hardmask film having a high etching rate and a uniform etching rate. Accordingly, it can be predicted that a hardmask film having a lower thickness can be formed, and accordingly, the occurrence rate of pattern warpage during etching can be reduced.

Claims (16)

서로 비대칭형 위치에 적어도 2 이상의 히드록시기가 치환되어 있는 다환(polycyclic) 방향족 화합물을 포함하는 하드마스크용 화합물.
A hardmask compound comprising a polycyclic aromatic compound in which at least two or more hydroxy groups are substituted in an asymmetric position with each other.
청구항 1에 있어서,
상기 다환 방향족 화합물은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 하기 화학식 2로 표시되는 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상인 것인 하드마스크용 화합물:
[화학식 1]
Figure pat00048

상기 화학식 1에서,
R1 및 R4는 서로 독립적이고, 이중 적어도 하나는 탄소수 6 내지 20의 방향족 탄화수소기이고, 나머지는 히드록시기(-OH), 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 또는 탄소수 6 내지 20의 방향족 탄화수소기이며,
R2, R3, R5 및 R6 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 또는 -ORo이고, 이때 Ro는 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이다.

[화학식 2]
Figure pat00049

상기 화학식 2에서,
R7, R7a, R8 및 R8a 는 서로 독립적이고, 이중 적어도 둘 이상은 히드록시기(-OH)이며, 나머지는 탄소수 1 내지 10의 알킬기 또는 탄소수 6 내지 20의 방향족 탄화수소기이고, 상기 히드록시기(-OH)는 서로 비대칭 구조를 가지며,
R9, R10, R11 및 R12 각각 독립적으로 수소, 탄소수 1 내지 10의 알킬기, 또는 -ORo이고, 이때 Ro는 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이며,
n 및 m은 각각 독립적으로 0 내지 3 중 어느 하나의 정수이다.
The method according to claim 1,
The polycyclic aromatic compound is at least one compound selected from the group consisting of a compound represented by the following formula (1) and a compound represented by the following formula (2):
[Formula 1]
Figure pat00048

In Formula 1,
R 1 and R 4 are independent of each other, at least one of which is an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms, and the rest is a hydroxy group (-OH), an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms,
R 2 , R 3 , R 5 and R 6 are Each independently Hydrogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or -OR o , wherein R o is hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.

[Formula 2]
Figure pat00049

In Chemical Formula 2,
R 7 , R 7a , R 8 and R 8a are independent of each other, of which at least two or more are hydroxy groups (-OH), the remainder is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms, and the hydroxy group ( -OH) has an asymmetric structure with each other,
R 9 , R 10 , R 11 and R 12 are Each independently Hydrogen, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, or -OR o , wherein R o is hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms,
n and m are each independently an integer of 0 to 3.
청구항 1에 있어서,
상기 화학식 1에서, R1 및 R4 는 서로 독립적이고, 이중 적어도 하나는 탄소수 6 내지 20의 방향족 탄화수소기이고, 나머지는 히드록시기(-OH) 또는 탄소수 6 내지 20의 방향족 탄화수소기이며,
R2, R3, R5 및 R6 각각 독립적으로 수소 또는 -ORo이고, 이때 Ro는 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기인 것인 하드마스크용 화합물.
The method according to claim 1,
In Formula 1, R 1 and R 4 are independent of each other, at least one of which is an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms, and the rest is a hydroxy group (-OH) or an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms,
R 2 , R 3 , R 5 and R 6 are Each independently Hydrogen or -OR o , wherein R o is hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms.
청구항 1에 있어서,
상기 화학식 1에서, R1 및 R4는 각각 독립적으로 탄소수 6 내지 20의 방향족 탄화수소기이고,
R2 및 R5는 각각 독립적으로 수소, 또는 -ORo이고, 이때 Ro는 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이며,
R3 및 R6는 각각 독립적으로 수소인 것인 하드마스크용 화합물.
The method according to claim 1,
In Formula 1, R 1 and R 4 are each independently an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms,
R 2 and R 5 are each independently Hydrogen, or -OR o , wherein R o is hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms,
R 3 and R 6 are each independently A compound for a hard mask that is hydrogen.
청구항 1에 있어서,
상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화학식 1a 내지 1l로 표시되는 화합물들로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상인 것인 하드마스크용 화합물.
[화학식 1a]
Figure pat00050


[화학식 1b]
Figure pat00051


[화학식 1c]
Figure pat00052


[화학식 1d]
Figure pat00053


[화학식 1e]
Figure pat00054


[화학식 1f]
Figure pat00055


[화학식 1g]
Figure pat00056


[화학식 1h]
Figure pat00057


[화학식 1i]
Figure pat00058


[화학식 1j]
Figure pat00059


[화학식 1k]
Figure pat00060


[화학식 1l]
Figure pat00061

The method according to claim 1,
The compound represented by Formula 1 is at least one compound selected from the group consisting of compounds represented by the following Formulas 1a to 1l.
[Formula 1a]
Figure pat00050


[Formula 1b]
Figure pat00051


[Formula 1c]
Figure pat00052


[Formula 1d]
Figure pat00053


[Formula 1e]
Figure pat00054


[Formula 1f]
Figure pat00055


[Formula 1g]
Figure pat00056


[Formula 1h]
Figure pat00057


[Formula 1i]
Figure pat00058


[Formula 1j]
Figure pat00059


[Formula 1k]
Figure pat00060


[Formula 1l]
Figure pat00061

청구항 1에 있어서,
상기 화학식 2에서, R7, R7a, R8 및 R8a은 서로 독립적이고, 이중 적어도 둘 이상은 히드록시기(-OH)이며, 나머지는 탄소수 6 내지 20의 방향족 탄화수소기이고, 상기 히드록시기(-OH)는 서로 비대칭 구조를 가지며,
R9, R10, R11 및 R12 각각 독립적으로 수소, 또는 -ORo이고, 이때 Ro는 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이며,
n 및 m은 각각 독립적으로 0 내지 3 중 어느 하나의 정수인 것인 하드마스크용 화합물.
The method according to claim 1,
In Formula 2, R 7 , R 7a , R 8 and R 8a are independent of each other, at least two of which are hydroxy groups (-OH), the rest are aromatic hydrocarbon groups having 6 to 20 carbon atoms, and the hydroxy group (-OH ) Have an asymmetric structure with each other,
R 9 , R 10 , R 11 and R 12 are Each independently Hydrogen, or -OR o , wherein R o is hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms,
n and m are each independently an integer of 0 to 3, wherein the hardmask compound.
청구항 1에 있어서,
상기 화학식 2에서,
R7 및 R8은 각각 독립적으로 히드록시기(-OH) 또는 탄소수 6 내지 20의 방향족 탄화수소기이고,
R7a 및 R8a은 히드록시기(-OH)이며,
R9 및 R12 각각 독립적으로 수소, 또는 -ORo이고, 이때 Ro는 수소 또는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이고,
R10 및 R11는 각각 독립적으로 수소이며,
n 및 m은 각각 독립적으로 0 내지 3 중 어느 하나의 정수인 것인 하드마스크용 화합물.
The method according to claim 1,
In Chemical Formula 2,
R 7 and R 8 are each independently a hydroxy group (-OH) or an aromatic hydrocarbon group having 6 to 20 carbon atoms,
R 7a and R 8a are hydroxy groups (-OH),
R 9 and R 12 are Each independently Hydrogen, or -OR o , wherein R o is hydrogen or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms,
R 10 and R 11 are each independently Hydrogen,
n and m are each independently an integer of 0 to 3, wherein the hardmask compound.
청구항 1에 있어서,
상기 화학식 2로 표시되는 화합물은 하기 화학식 2a 내지 2p로 표시되는 화합물들로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상인 것인 하드마스크용 화합물.
[화학식 2a]
Figure pat00062


[화학식 2b]
Figure pat00063


[화학식 2c]
Figure pat00064


[화학식 2d]
Figure pat00065


[화학식 2e]
Figure pat00066


[화학식 2f]
Figure pat00067


[화학식 2g]
Figure pat00068


[화학식 2h]
Figure pat00069


[화학식 2i]
Figure pat00070


[화학식 2j]
Figure pat00071


[화학식 2k]
Figure pat00072


[화학식 2l]
Figure pat00073


[화학식 2m]
Figure pat00074


[화학식 2n]
Figure pat00075


[화학식 2o]
Figure pat00076


[화학식 2p]
Figure pat00077

The method according to claim 1,
The compound represented by Formula 2 is at least one compound selected from the group consisting of compounds represented by the following Formulas 2a to 2p.
[Formula 2a]
Figure pat00062


[Formula 2b]
Figure pat00063


[Formula 2c]
Figure pat00064


[Formula 2d]
Figure pat00065


[Formula 2e]
Figure pat00066


[Formula 2f]
Figure pat00067


[Chemical Formula 2g]
Figure pat00068


[Formula 2h]
Figure pat00069


[Formula 2i]
Figure pat00070


[Formula 2j]
Figure pat00071


[Formula 2k]
Figure pat00072


[Formula 2l]
Figure pat00073


[Chemical Formula 2m]
Figure pat00074


[Formula 2n]
Figure pat00075


[Formula 2o]
Figure pat00076


[Formula 2p]
Figure pat00077

청구항 1의 하드마스크용 화합물 및 용매를 포함하는 하드마스크 조성물.
A hard mask composition comprising the compound for a hard mask of claim 1 and a solvent.
청구항 9에 있어서,
상기 하드마스크용 화합물은 하드마스크 조성물 전체 중량을 기준으로 1 중량% 내지 65 중량%로 포함되는 것인 하드마스크 조성물.
The method of claim 9,
The hardmask composition is contained in an amount of 1% to 65% by weight based on the total weight of the hardmask composition.
청구항 9에 있어서,
상기 용매는 케톤계 용매, 셀로솔브계 용매, 에스테르계 용매, 알코올계 용매 및 방향족계 탄화수소 용매로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상인 것인 하드마스크 조성물.
The method of claim 9,
The hardmask composition is at least one selected from the group consisting of a ketone-based solvent, a cellosolve-based solvent, an ester-based solvent, an alcohol-based solvent, and an aromatic hydrocarbon solvent.
청구항 9에 있어서,
상기 용매는 사이클로헥사논, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트, 에틸 락테이트, 하이드록시이소부티르산메틸, 1-메톡시-2-프로판올 및 아니솔로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나 이상인 것인 하드마스크 조성물.
The method of claim 9,
The solvent is at least one selected from the group consisting of cyclohexanone, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, ethyl lactate, methyl hydroxyisobutyrate, 1-methoxy-2-propanol, and anisole. Hardmask composition.
기판 위의 피식각층 상부에 청구항 9의 하드마스크 조성물을 코팅하는 단계;
상기 하드마스크 조성물을 경화하여 하드마스크 층을 형성하는 단계;
상기 하드마스크 층 상부에 포토레지스트 층을 형성하는 단계;
상기 포토레지스트 층을 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;
상기 포토레지스트 패턴을 에칭 마스크로 이용하여 상기 하드마스크 층을 선택적으로 패터닝하는 단계; 및
상기 패턴화된 하드마스크층을 에칭 마스크로 이용하여 피식각층을 패터닝하는 단계;를 포함하는 것인 반도체 소자의 패턴 형성 방법.
Coating the hardmask composition of claim 9 on the top of the layer to be etched on the substrate;
Curing the hardmask composition to form a hardmask layer;
Forming a photoresist layer over the hardmask layer;
Exposing and developing the photoresist layer to form a photoresist pattern;
Selectively patterning the hardmask layer using the photoresist pattern as an etching mask; And
Patterning a layer to be etched by using the patterned hard mask layer as an etching mask.
청구항 13에 있어서,
상기 하드마스크 조성물을 코팅하는 단계는 스핀-온 코팅 방법으로 수행하는 것인 반도체 소자의 패턴 형성 방법.
The method of claim 13,
The step of coating the hardmask composition is a method of forming a pattern of a semiconductor device to be performed by a spin-on coating method.
청구항 13에 있어서,
상기 하드마스크 조성물을 경화하는 단계는 100℃ 내지 500℃에서 열처리하여 수행되는 것인 반도체 소자의 패턴 형성 방법.
The method of claim 13,
Curing the hardmask composition is a method of forming a pattern of a semiconductor device to be performed by heat treatment at 100 ℃ to 500 ℃.
청구항 13에 있어서,
상기 하드마스크 층을 형성하는 단계 후 및 포토레지스트 층을 형성하는 단계 전에 상기 하드마스크 층 상부에 반사방지막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것인 반도체 소자의 패턴 형성 방법.
The method of claim 13,
The method of forming a pattern of a semiconductor device further comprising forming an antireflection layer on the hardmask layer after the forming of the hardmask layer and before the forming of the photoresist layer.
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