KR20210094960A - Copolymer for organic hardmask and composition for organic hardmask - Google Patents

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Abstract

Provided are: a copolymer for an organic hard mask in which following (a), (b), (c) and (d) structural units are each independently arranged at random in a molar ratio of 0.05 to 0.45; and a composition for an organic hard mask comprising the same. The definition of a chemical formula 1 is as described in the specification. The copolymer for the organic hard mask of the present invention has excellent solubility in solvents, high etching selectivity and excellent resistance to multi-etching.

Description

유기 하드마스크용 공중합체 및 이를 포함하는 유기 하드마스크용 조성물{COPOLYMER FOR ORGANIC HARDMASK AND COMPOSITION FOR ORGANIC HARDMASK}A copolymer for an organic hard mask and a composition for an organic hard mask comprising the same

본 발명은 리소그래픽 공정에 유용한 반사방지막 특성을 갖는 유기 하드마스크용 공중합체 및 이를 포함하는 유기 하드마스크용 조성물에 관한 것이다. The present invention relates to a copolymer for an organic hard mask having antireflection film properties useful in a lithographic process, and a composition for an organic hard mask comprising the same.

최근 반도체 산업은 점점 미세화 공정이 요구되면서 이러한 초미세 기술을 실현하기 위해서는 효과적인 리소그래피 공정이 필수적이다. 특히 에칭 과정에 있어서 매우 필수적인 하드마스크 공정에 대한 새로운 재료에 대한 요구가 증가하고 있는 실정이다.Recently, as the semiconductor industry increasingly requires a miniaturization process, an effective lithography process is essential to realize such ultra-fine technology. In particular, the demand for new materials for the hard mask process, which is very essential in the etching process, is increasing.

일반적으로, 하드마스크 막질은 선택적 식각 과정을 통하여 포토레지스트의 미세 패턴을 하부 기판 층으로 전사해주는 중간막으로서 역할을 한다. 따라서 하드마스크 층은 다중 식각 과정 동안 견딜 수 있도록 내화학성, 내열성 및 식각 저항성 등의 특성이 요구된다. 기존에 사용되는 하드마스크 막질은 화학기상증착(CVD) 방식으로 만들어지는 ACL(amorphous carbon layer) 막질을 사용하고 있었는데, 이것에 대한 단점으로 높은 단가의 설비투자 및 공정 시 발생하는 particle, 막질 불투명으로 인한 photo align 문제 등으로 인해 사용하기에 매우 불편한 점이 많았다.In general, the hardmask film quality serves as an interlayer that transfers a micropattern of a photoresist to a lower substrate layer through a selective etching process. Therefore, properties such as chemical resistance, heat resistance, and etching resistance are required for the hard mask layer to withstand multiple etching processes. The existing hardmask film quality used was an amorphous carbon layer (ACL) film made by chemical vapor deposition (CVD). There were many inconveniences to use due to photo align problems.

최근에, 이러한 화학기상증착 방법 대신 스핀-온 코팅(spin on coating) 방법으로 형성하는 하드마스크 방식(spin-on hardmask)이 도입되었다. 스핀-온 코팅 방법은 용매에 대한 용해성을 가지는 유기 고분자 물질을 이용하여 유기 하드마스크 조성물을 형성하는데, 이때 가장 중요한 특성이 에칭 내성을 동시에 가지는 유기 고분자 코팅막을 형성해야 하는 점이다.Recently, a spin-on hardmask method of forming a spin-on coating method instead of the chemical vapor deposition method has been introduced. The spin-on coating method forms an organic hardmask composition using an organic polymer material having solubility in a solvent, and the most important characteristic at this time is to form an organic polymer coating film having etching resistance at the same time.

그러나, 이러한 유기 하드마스크 층에 요구되는 두가지 특성인 용해성과 에칭 내성에 대한 특성은 서로 상충 관계에 있어서 이들을 모두 만족할 수 있는 유기 하드마스크 조성물이 필요하였다. 이러한 유기 하드마스크 재료의 특성을 만족시키면서 반도체 리소그래픽 공정에 도입한 재료들이 최근에 소개(공개특허 10-2009-0120827, 공개특허 10-2008-0107210, 특허 WO 2013100365 A1) 되었는데, 이것은 히드록시파이렌(hydroxypyrene)를 이용하여 기존의 페놀수지 제조법으로 합성된 적절한 고분자 분자량을 가지는 유기 하드마스크용 공중합체를 이용한 하드마스크 재료들이었다.However, the properties for solubility and etching resistance, which are two properties required for such an organic hardmask layer, have a conflicting relationship with each other, and an organic hardmask composition capable of satisfying both of them was needed. Materials introduced into the semiconductor lithography process while satisfying the properties of these organic hardmask materials have been recently introduced (Patent Publication No. 10-2009-0120827, Patent Publication 10-2008-0107210, Patent WO 2013100365 A1), which is hydroxypi These were hardmask materials using an organic hardmask copolymer having an appropriate high molecular weight synthesized by the conventional phenolic resin manufacturing method using hydroxypyrene.

또한, 카바졸을 이용한 노볼락 수지를 제조하여 이를 레지스트 하층막으로 사용한 조성물(공개특허 10-2012-0038447)이 소개되었다.In addition, a composition (Patent Publication No. 10-2012-0038447) in which a novolak resin using carbazole was prepared and used as a resist underlayer was introduced.

그러나, 최근 반도체 리소그래픽 공정이 더욱 더 미세화 과정을 거치면서 이러한 유기 하드마스크 재료의 경우에 기존의 무기 하드마스크 재료에 비해 에칭 공정에서의 에칭 선택비 부족에 따른 마스크 역할을 충분히 수행하기 어려운 단계에 이르게 되었다. 따라서, 에칭 공정에 보다 최적화된 유기 하드마스크 재료의 도입이 절실하게 필요하게 되었다.However, as the semiconductor lithography process has recently been further refined, in the case of such an organic hard mask material, it is difficult to sufficiently perform a mask role due to the lack of etching selectivity in the etching process compared to the conventional inorganic hard mask material. has been reached Accordingly, there is an urgent need to introduce an organic hardmask material that is more optimized for the etching process.

대한민국 공개특허 제10-2012-0038447호Republic of Korea Patent Publication No. 10-2012-0038447

본 발명은 용매에 대한 용해성이 우수하며, 동시에 에칭 선택성이 높고, 다중 에칭(multi etching)에 대한 내성이 충분한 유기 하드마스크용 공중합체를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a copolymer for an organic hard mask having excellent solubility in solvents, high etching selectivity, and sufficient resistance to multi-etching.

또한, 본 발명은 레지스트와 이면층 간의 반사성을 최소화할 수 있어서 리소그래픽 기술을 수행하는 데 유용하게 사용될 수 있는 유기 하드마스크 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide an organic hardmask composition that can minimize the reflectivity between the resist and the back surface layer and thus can be usefully used in performing lithographic techniques.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은In order to achieve the above object, the present invention

하기 (a), (b), (c) 및 (d) 구조단위가 각각 독립적으로 0.05 내지 0.45의 몰비로 랜덤하게 배열되며, 상기 (a), (b), (c) 및 (d) 구조단위 몰비의 총합이 1인 유기 하드마스크용 공중합체를 제공한다: The following (a), (b), (c) and (d) structural units are each independently randomly arranged in a molar ratio of 0.05 to 0.45, and the structures (a), (b), (c) and (d) Provided is a copolymer for an organic hardmask in which the sum of the unit molar ratios is 1:

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 화학식에서, In the above formula,

X는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 헤테로아릴렌기이고,X is a substituted or unsubstituted C6 to C30 heteroarylene group,

Y는 히드록실기가 하나 이상 치환된 C6 내지 C30 아릴렌기 또는 히드록실기가 하나 이상 치환된 C5 내지 C30의 헤테로아릴렌기이고,Y is a C6 to C30 arylene group substituted with one or more hydroxyl groups or a C5 to C30 heteroarylene group substituted with one or more hydroxyl groups,

R1 및 R2는 각각 독립적으로, 부존재, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 방향족 고리기 또는 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 헤테로 방향족 고리기이고,R 1 and R 2 are each independently an absent, substituted or unsubstituted C6 to C30 aromatic ring group or a substituted or unsubstituted C5 to C30 heteroaromatic ring group,

R3는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 방향족 고리기 또는 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 헤테로 방향족 고리기이다.R 3 is a substituted or unsubstituted C6 to C30 aromatic ring group or a substituted or unsubstituted C5 to C30 heteroaromatic ring group.

또한 본 발명은Also, the present invention

상기 유기 하드마스크용 공중합체 고분자 수지 및 유기용매를 포함하는 유기 하드마스크 조성물을 제공한다.It provides an organic hard mask composition comprising the copolymer polymer resin for the organic hard mask and an organic solvent.

본 발명의 유기 하드마스크용 공중합체는 용매에 대한 용해성이 우수하며, 동시에 에칭 선택성이 높으며, 다중 에칭(multi etching)에 대한 내성이 우수하다. The copolymer for an organic hard mask of the present invention has excellent solubility in solvents, high etching selectivity, and excellent resistance to multi-etching.

또한, 본 발명의 유기 하드마스크 조성물은 레지스트와 이면층 간의 반사성을 최소화할 수 있어서 리소그래픽 기술을 수행하는 데 유용하게 사용될 수 있으며, In addition, the organic hardmask composition of the present invention can minimize the reflectivity between the resist and the back surface layer, so it can be usefully used to perform lithographic techniques,

또한, 패킹 밀도가 매우 높아서 박막을 형성할 경우에 막밀도가 높아지면서 에칭 내성이 매우 우수한 특성을 제공하며, In addition, since the packing density is very high, when forming a thin film, the film density increases and provides very excellent etching resistance,

또한, 에칭 선택비가 높아 다중 에칭에 대한 내성이 충분하여, 우수한 리소그래피 구조물을 제공할 수 있으며, In addition, the high etch selectivity is high enough to resist multiple etches, so it is possible to provide an excellent lithographic structure,

또한, 필름 형성시 ArF(193nm), KrF(248nm) 등 Deep UV 영역에서의 반사방지막으로써 유용한 범위의 굴절율 및 흡수도를 가짐으로써 레지스트와 이면 층 간의 반사성을 최소화할 수 있다.In addition, it is possible to minimize the reflectivity between the resist and the back surface layer by having a refractive index and absorbance within a useful range as an anti-reflection film in the deep UV region such as ArF (193 nm) and KrF (248 nm) during film formation.

이하, 본 발명의 구현예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement them. However, the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

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

이하 본 발명의 일 구현예에 따른 유기 하드마스크용 공중합체에 관하여 설명한다. Hereinafter, a copolymer for an organic hard mask according to an embodiment of the present invention will be described.

본 발명은, 하기 (a), (b), (c) 및 (d) 구조단위가 각각 독립적으로 0.05 내지 0.45의 몰비로 랜덤하게 배열되며, 상기 (a), (b), (c) 및 (d) 구조단위 몰비의 총합이 1인 유기 하드마스크용 공중합체에 관한 것이다: In the present invention, the following (a), (b), (c) and (d) structural units are each independently randomly arranged in a molar ratio of 0.05 to 0.45, and (a), (b), (c) and (d) to a copolymer for an organic hard mask in which the sum of the molar ratios of structural units is 1:

Figure pat00002
Figure pat00002

상기 화학식에서, In the above formula,

X는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 헤테로아릴렌기이고,X is a substituted or unsubstituted C6 to C30 heteroarylene group,

Y는 히드록실기가 하나 이상 치환된 C6 내지 C30 아릴렌기 또는 히드록실기가 하나 이상 치환된 C5 내지 C30의 헤테로아릴렌기이고,Y is a C6 to C30 arylene group substituted with one or more hydroxyl groups or a C5 to C30 heteroarylene group substituted with one or more hydroxyl groups,

R1 및 R2는 각각 독립적으로, 부존재, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 방향족 고리기 또는 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 헤테로 방향족 고리기이고,R 1 and R 2 are each independently an absent, substituted or unsubstituted C6 to C30 aromatic ring group or a substituted or unsubstituted C5 to C30 heteroaromatic ring group,

R3는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 방향족 고리기 또는 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 헤테로 방향족 고리기이다.R 3 is a substituted or unsubstituted C6 to C30 aromatic ring group or a substituted or unsubstituted C5 to C30 heteroaromatic ring group.

상기에서 "치환"은 수소 원자가 C1 내지 C5 알킬기, C6 내지 C30의 아릴기, C2 내지 C30의 헤테로아릴기, 또는 이들이 조합된 탄화수소기로 치환된 것일 수 있다. In the above, "substitution" may be a hydrogen atom substituted with a C1 to C5 alkyl group, a C6 to C30 aryl group, a C2 to C30 heteroaryl group, or a hydrocarbon group in which they are combined.

상기 R1 및 R2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 방향족 사각 고리, 치환 또는 비치환된 방향족 오각 고리, 치환 또는 비치환된 방향족 육각 고리, 또는 이들의 융합 고리(fused ring)일 수 있다.Each of R 1 and R 2 may independently be a substituted or unsubstituted aromatic quadrangular ring, a substituted or unsubstituted aromatic pentagonal ring, a substituted or unsubstituted aromatic hexagonal ring, or a fused ring thereof.

상기 R3는 치환 또는 비치환된 방향족 사각 고리, 치환 또는 비치환된 방향족 오각 고리, 치환 또는 비치환된 방향족 육각 고리, 또는 이들의 융합 고리(fused ring)일 수 있다. R 3 may be a substituted or unsubstituted aromatic quadrangular ring, a substituted or unsubstituted aromatic pentacyclic ring, a substituted or unsubstituted aromatic hexagonal ring, or a fused ring thereof.

상기 유기 하드마스크용 공중합체는 하드마스크용 조성물에 유용하게 사용될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 반사방지 하드마스크용 조성물에 유용하게 사용될 수 있다.The copolymer for an organic hard mask may be usefully used in a composition for a hard mask, and more preferably, may be usefully used in a composition for an anti-reflection hard mask.

상기 유기 하드마스크용 공중합체는 각 구성단량체들의 랜덤 공중합체일 수 있다. The copolymer for the organic hard mask may be a random copolymer of each constituent monomer.

또한, 유기 하드마스크용 공중합체는 (a) 구성단위 및 (b) 구성단위는 (c) 구성단위 또는 (d) 구성단위와 결합되고, In addition, the copolymer for an organic hard mask is (a) a structural unit and (b) a structural unit is combined with (c) a structural unit or (d) a structural unit,

상기 (c) 구성단위 및 (d) 구성단위는 (a) 구성단위 또는 (b) 구성단위와 결합된 형태일 수 있다. The (c) constituent unit and (d) constituent unit may be in a form combined with (a) constituent unit or (b) constituent unit.

본 발명의 일 실시예에서 상기 X는 하기 화합물 중에서 선택되는 것이 바람직할 수 있다:In an embodiment of the present invention, it may be preferable that X is selected from the following compounds:

Figure pat00003
.
Figure pat00003
.

본 발명의 일 실시예에서 상기 Y는 하기 화합물 중에서 선택되는 것이 바람직할 수 있다:In one embodiment of the present invention, Y may be preferably selected from the following compounds:

Figure pat00004
.
Figure pat00004
.

본 발명의 일 실시예에서 상기 구조단위 (c)는 하기 화합물 중에서 선택되는 것이 바람직할 수 있다:In an embodiment of the present invention, the structural unit (c) may be preferably selected from the following compounds:

Figure pat00005
.
Figure pat00005
.

본 발명의 일 실시예에서 상기 구조단위 (d)는 하기 화합물 중에서 선택되는 것이 바람직할 수 있다:In one embodiment of the present invention, the structural unit (d) may be preferably selected from the following compounds:

Figure pat00006
Figure pat00006

본 발명의 일 실시예에서 상기 공중합체는 상기 (a), (b), (c) 및 (d) 구조단위가 하기와 같이 구성되는 공중합체 1 내지 12인 것이 더욱 바람직하다. In one embodiment of the present invention, the copolymer is more preferably copolymers 1 to 12 in which the structural units (a), (b), (c) and (d) are configured as follows.

[공중합체 1][Copolymer 1]

Figure pat00007
Figure pat00007

[공중합체 2][Copolymer 2]

Figure pat00008
Figure pat00008

[공중합체 3][Copolymer 3]

Figure pat00009
Figure pat00009

[공중합체 4][Copolymer 4]

Figure pat00010
Figure pat00010

[공중합체 5][Copolymer 5]

Figure pat00011
Figure pat00011

[공중합체 6][Copolymer 6]

Figure pat00012
Figure pat00012

[공중합체 7][Copolymer 7]

Figure pat00013
Figure pat00013

[공중합체 8][Copolymer 8]

Figure pat00014
Figure pat00014

[공중합체 9][Copolymer 9]

Figure pat00015
Figure pat00015

[공중합체 10][Copolymer 10]

Figure pat00016
Figure pat00016

[공중합체 11][Copolymer 11]

Figure pat00017
Figure pat00017

[공중합체 12][Copolymer 12]

Figure pat00018
Figure pat00018

상기 공중합체 1 내지 12에서 상기 순차적으로 배열된 (a), (b), (c) 및 (d) 구조단위의 몰비는 각각 0.2 내지 0.3인 것이 더욱 바람직할 수 있다. 특히, 상기 (a), (b), (c) 및 (d) 구조단위의 몰비는 각각 0.25일 수 있다.In the copolymers 1 to 12, the molar ratio of the sequentially arranged (a), (b), (c) and (d) structural units may be 0.2 to 0.3, respectively. In particular, the molar ratio of the structural units (a), (b), (c) and (d) may be 0.25, respectively.

본 발명의 상기 화학식 1로 표시되는 유기 하드마스크용 공중합체는 중량평균분자량이 800 내지 5,000일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 1,000 내지 2,000일 수 있으며, 특히 바람직하게는 800 내지 1,500일 수 있다.The copolymer for an organic hard mask represented by Formula 1 of the present invention may have a weight average molecular weight of 800 to 5,000, more preferably 1,000 to 2,000, and particularly preferably 800 to 1,500.

상기 중량 평균 분자량은 겔투과 크로마토그래피를 사용하여 측정한 폴리스티렌 환산 평균 분자량일 수 있다. 상기 범위의 중량평균분자량을 가짐으로써 상기 공중합체는 고분자 용해성이 우수하며 동시에 에칭 선택성이 높고, 다중 에칭(multi etching)에 대한 내성을 가질 수 있다.The weight average molecular weight may be a polystyrene reduced average molecular weight measured using gel permeation chromatography. By having a weight average molecular weight within the above range, the copolymer has excellent polymer solubility, high etching selectivity, and resistance to multi-etching.

또한, 본 발명은 Also, the present invention

상기 유기 하드마스크용 공중합체 고분자 수지 및 유기용매를 포함하는 유기 하드마스크 조성물에 관한 것이다.It relates to an organic hard mask composition comprising the copolymer polymer resin for the organic hard mask and an organic solvent.

상기 유기 하드마스크용 공중합체에 관한 설명은 전술한 것과 동일하므로 생략하기로 한다.Since the description of the copolymer for the organic hard mask is the same as that described above, it will be omitted.

상기 유기 용매는 유기 하드마스크용 조성물의 코팅 시 코팅성을 향상 시키기 위한 것으로, 코팅이 이루어지고 난 이후에는 휘발되어 사라지므로 휘발성이 우수한 유기 용매를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 케톤형 용매, 일 예로, PGMEA, PMEA, DIBK 등을 사용할 수 있고, 이들 외에 당해 기술 분야에서 공지된 용매로서 상기 공정 온도 이상에서 사용 가능한 임의의 용매를 1 종 또는 2 종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.The organic solvent is intended to improve coating properties when coating the composition for an organic hard mask, and it is preferable to use an organic solvent having excellent volatility since it evaporates and disappears after coating is performed. For example, a ketone-type solvent, for example, PGMEA, PMEA, DIBK, etc. may be used, and in addition to these, as a solvent known in the art, any solvent that can be used at or above the process temperature is mixed with one type or two or more types. can be used by

상기 유기 하드마스크용 조성물은 가교제 및 산(acid) 촉매를 더 포함할 수 있다.The composition for an organic hard mask may further include a crosslinking agent and an acid catalyst.

상기 가교제로는 예컨대 멜라민계, 아미노계, 글리콜루릴계, 및 비스에폭시 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이 사용될 수 있다. 다른 일 예로, 적어도 2개의 가교 형성 치환기를 갖는 가교제로, 예를 들면, 메톡시메틸화 글리코루릴, 부톡시메틸화 글리코루릴, 메톡시메틸화 멜라민, 부톡시메틸화 멜라민, 메톡시메틸화 벤조구아나민, 부톡시메틸화 벤조구아나민, 메톡시메틸화요소, 부톡시메틸화요소, 메톡시메틸화 티오요소, 또는 부톡시메틸화 티오요소 등의 화합물이 사용될 수 있다.As the crosslinking agent, for example, at least one selected from the group consisting of melamine-based, amino-based, glycoluryl-based, and bisepoxy compounds may be used. In another embodiment, a crosslinking agent having at least two crosslinking substituents, for example, methoxymethylated glycouryl, butoxymethylated glycouryl, methoxymethylated melamine, butoxymethylated melamine, methoxymethylated benzoguanamine, butoxy A compound such as methylated benzoguanamine, methoxymethylated urea, butoxymethylated urea, methoxymethylated thiourea, or butoxymethylated thiourea may be used.

상기 가교제로는 내열성이 높은 가교제를 사용할 수 있으며, 일 예로, 분자 내에 방향족 고리(예를 들면 벤젠 고리, 나프탈렌 고리)을 가지는 가교 형성 치환기를 함유하는 화합물을 사용할 수 있다. 상기 가교제는 예컨대 2개 이상의 가교 사이트(site)를 가질 수 있다.A crosslinking agent having high heat resistance may be used as the crosslinking agent, and for example, a compound containing a crosslinking substituent having an aromatic ring (eg, a benzene ring or a naphthalene ring) in a molecule may be used. The crosslinking agent may have, for example, two or more crosslinking sites.

상기 산 촉매는, 메탄술폰산(Methanesulfonic acid), p-톨루엔 술폰산 모노 하이드레이트(p-toluenesulfonic acid monohydrate), 피리디늄 p-톨루엔 술포네이트(Pyridinium p-toluene sulfonate), 2,4,4,6-테트라브로모시클로헥사디엔온, 벤조인 토실레이트, 2-니트로벤질 토실레이트 및 유기 술폰산의 알킬 에스테르 등으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다.The acid catalyst is methanesulfonic acid, p-toluene sulfonic acid monohydrate, pyridinium p-toluene sulfonate, 2,4,4,6-tetra It may be at least one selected from the group consisting of bromocyclohexadienone, benzoin tosylate, 2-nitrobenzyl tosylate, and alkyl esters of organic sulfonic acids.

상기 유기 하드마스크용 조성물은 조성물 총 중량에 대하여, 상기 유기 하드마스크용 공중합체 1 중량% 내지 20 중량%, 상기 가교제 0.1 중량% 내지 5 중량%, 상기 산 촉매 0.001 중량% 내지 0.05 중량% 및 상기 유기용매 잔부량을 포함할 수 있다.The composition for the organic hard mask includes 1 wt% to 20 wt% of the copolymer for the organic hardmask, 0.1 wt% to 5 wt% of the crosslinking agent, 0.001 wt% to 0.05 wt% of the acid catalyst, and the The remaining amount of the organic solvent may be included.

또한, 불가피한 불순물이 더 포함될 수 있다. In addition, unavoidable impurities may be further included.

상기 유기용매는 조성물 총 중량에 대하여 75~98 중량%를 포함되는 것이 바람직하다.The organic solvent is preferably contained in an amount of 75 to 98% by weight based on the total weight of the composition.

상기 하드마스크 조성물은 반사방지용 하드마스크 조성물에 유용하게 사용될 수 있다.The hard mask composition may be usefully used in an anti-reflection hard mask composition.

상기 하드마스크 조성물에서 고분자 수지가 1 중량부 미만으로 포함되거나 20중량부를 초과하여 포함될 경우, 목적하는 코팅두께 미만으로 되거나 초과하게 되어 정확한 코팅두께를 맞추기 어려우므로 바람직하지 않다.When the polymer resin is included in less than 1 part by weight or in excess of 20 parts by weight in the hard mask composition, it is not preferable because it is difficult to match the exact coating thickness because it becomes less than or exceeds the desired coating thickness.

상기 하드마스크 조성물에서 가교제 성분이 0.1 중량% 미만으로 포함될 경우 가교 특성이 나타나지 않을 수 있고, 5 중량%를 초과할 경우 과량투입에 의해 코팅막의 광학적 특성이 변경될 수 있다.When the crosslinking agent component is included in an amount of less than 0.1% by weight in the hard mask composition, crosslinking properties may not appear, and when it exceeds 5% by weight, the optical properties of the coating film may be changed due to excessive input.

또한, 상기 하드마스크 조성물에서 산촉매가 0.001 중량% 미만으로 포함될 경우 가교특성이 잘 나타나지 않을 수 있고, 0.05 중량%를 초과할 경우 과량투입에 의한 산도 증가로 보관 안정성에 영향을 줄 수 있어서 바람직하지 않다.In addition, when the acid catalyst is included in an amount of less than 0.001% by weight in the hard mask composition, crosslinking properties may not appear well, and when it exceeds 0.05% by weight, it is not preferable because it may affect storage stability due to an increase in acidity due to excessive input. .

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예들이 기술될 것이다.Hereinafter, preferred examples and comparative examples of the present invention will be described.

이하의 실시예들은 본 발명을 예증하기 위한 것으로서 본 발명의 범위를 국한시키는 것으로 이해되어서는 안될 것이다.The following examples are intended to illustrate the present invention and should not be construed as limiting the scope of the present invention.

실시예 1.Example 1.

둥근 바닥 플라스크에 9-페닐카바졸(9-Phenylcarbazole) 27.00g(110.99mmol), 2-나프톨(2-Naphthol) 16.00g(110.99mmol), 플루오레논(Fluorenone) 20g(110.99mmol) 그리고 2-나프트알데하이드(2-Naphthaldehyde) 17.33g(110.99mmol)을 1,2-다이클로로에탄(1,2-Dichloroethane) 187g에 녹인 후 여기에 메탄술폰산(Methanesulfonic acid) 5.33g(55.49mmol)을 첨가하였다.In a round bottom flask, 27.00 g (110.99 mmol) of 9-Phenylcarbazole, 16.00 g (110.99 mmol) of 2-Naphthol, 20 g (110.99 mmol) of fluorenone, and 2-Na After dissolving 17.33 g (110.99 mmol) of ptaldehyde (2-Naphthaldehyde) in 187 g of 1,2-dichloroethane, 5.33 g (55.49 mmol) of methanesulfonic acid was added thereto.

반응 온도를 승온하여 환류를 유지하면서 중합을 진행시키면서 반응 중간에 GPC를 이용하여 분자량을 측정하였다.The molecular weight was measured using GPC in the middle of the reaction while the polymerization proceeded while maintaining reflux by increasing the reaction temperature.

약 20시간 정도 반응시킨 다음에 반응물을 20~30℃로 낮춘 후 다이클로로메탄 100ml, 물 100ml를 첨가하였다. 그 후 트리에틸아민(Triethylamine) 5.6g을 첨가하여 중화를 시켰다.After reacting for about 20 hours, the reactant was lowered to 20-30° C., and then 100 ml of dichloromethane and 100 ml of water were added. Then, 5.6 g of triethylamine was added for neutralization.

그리고 분별깔때기를 이용하여 유기층을 추출한 후 물을 첨가하여 추출하는 과정을 2번 이상 반복하고 유기층을 증발기로 농축하였다.Then, after extracting the organic layer using a separatory funnel, the extraction process by adding water was repeated twice or more, and the organic layer was concentrated with an evaporator.

얻어진 화합물에 다이클로로메탄 40ml을 첨가하여 녹인 후 메탈올 360ml에 떨어트린 다음에 생성되는 고체를 다시 적당량의 PGMEA 용매에 녹인 다음, 여기에 과량의 에탄올/물(9:1) 공용매에 떨어뜨려 침전을 잡았다.40 ml of dichloromethane was added to the obtained compound for dissolution, then dropped into 360 ml of metalol, and the resulting solid was again dissolved in an appropriate amount of PGMEA solvent, and then dropped into an excess of ethanol/water (9:1) cosolvent. caught the sediment.

생성된 고체를 50℃정도의 진공 오븐에서 약 20시간 정도 말린 다음, 중량 평균분자량(Mw) 1,100이며 하기 단량체들을 포함하는 공중합체 1을 얻었다.After drying the resulting solid in a vacuum oven at about 50° C. for about 20 hours, copolymer 1 having a weight average molecular weight (Mw) of 1,100 and including the following monomers was obtained.

[공중합체 1] [Copolymer 1]

Figure pat00019
Figure pat00019

실시예 2.Example 2.

둥근 바닥 플라스크에 9-페닐카바졸(9-Phenylcarbazole) 27.00g(110.99mmol), 9-페난트롤(9-Phenanthrol) 21.56g(110.99mmol), 플루오레논(Fluorenone) 20g(110.99mmol) 그리고 2-나프트알데하이드(2-Naphthaldehyde) 17.33g(110.99mmol)를 1,2-다이클로로에탄(1,2-Dichloroethane) 200g에 녹인 후 여기에 메탄술폰산(Methanesulfonic acid) 5.33g(55.49mmol)을 첨가하였다.9-Phenylcarbazole 27.00 g (110.99 mmol), 9-Phenanthrol 21.56 g (110.99 mmol), Fluorenone 20 g (110.99 mmol) and 2- After dissolving 17.33 g (110.99 mmol) of naphthaldehyde in 200 g of 1,2-Dichloroethane, 5.33 g (55.49 mmol) of methanesulfonic acid was added thereto. .

실시예 1과 같은 방식으로 중합한 다음에, 고분자를 정제하고 진공 오븐에서 말린 후 중량 평균분자량 1,200이며 하기 단량체들을 포함하는 공중합체 2를 포함하는 공중합체를 얻었다.After polymerization in the same manner as in Example 1, the polymer was purified and dried in a vacuum oven to obtain a copolymer including copolymer 2 having a weight average molecular weight of 1,200 and including the following monomers.

[공중합체 2][Copolymer 2]

Figure pat00020
Figure pat00020

실시예 3.Example 3.

둥근 바닥 플라스크에 9-페닐카바졸(9-Phenylcarbazole) 27.00g(110.99mmol), (1-하이드록시파이렌)1-Hydroxypyrene 24.22g(110.99mmol), 플루오레논(Fluorenone) 20g(110.99mmol) 그리고 2-나프트알데하이드(2-Naphthaldehyde) 17.33g(110.99mmol)를 1,2-다이클로로에탄(1,2-Dichloroethane) 207g에 녹인 후 여기에 메탄술폰산(Methanesulfonic acid) 5.33g(55.49mmol)을 첨가하였다.In a round bottom flask, 27.00 g (110.99 mmol) of 9-Phenylcarbazole, 24.22 g (110.99 mmol) of (1-hydroxypyrene) 1-Hydroxypyrene, 20 g (110.99 mmol) of fluorenone, and After dissolving 17.33 g (110.99 mmol) of 2-Naphthaldehyde in 207 g of 1,2-Dichloroethane, 5.33 g (55.49 mmol) of methanesulfonic acid was added thereto. added.

실시예 1과 같은 방식으로 중합한 다음에, 고분자를 정제하고 진공 오븐에서 말린 후 중량 평균분자량 1,100이며 하기 단량체들을 포함하는 공중합체 3를 포함하는 공중합체를 얻었다.After polymerization in the same manner as in Example 1, the polymer was purified and dried in a vacuum oven to obtain a copolymer containing copolymer 3 having a weight average molecular weight of 1,100 and containing the following monomers.

[공중합체 3][Copolymer 3]

Figure pat00021
Figure pat00021

실시예 4.Example 4.

둥근 바닥 플라스크에 9-페닐카바졸(9-Phenylcarbazole) 27.00g(110.99mmol), 4,4'-(9H-플루오렌-9,9-디일)디페놀(4,4′-(9-Fluorenylidene)diphenol) 38.89g(110.99mmol), 플루오레논(Fluorenone) 20g(110.99mmol) 그리고 2-나프트알데하이드(2-Naphthaldehyde) 17.33g(110.99mmol)를 1,2-다이클로로에탄(1,2-Dichloroethane) 241g에 녹인 후 여기에 메탄술폰산(Methanesulfonic acid) 5.33g(55.49mmol)을 첨가하였다.In a round bottom flask, 27.00 g (110.99 mmol) of 9-Phenylcarbazole, 4,4'-(9H-fluorene-9,9-diyl)diphenol (4,4′-(9-Fluorenylidene) )diphenol) 38.89g (110.99mmol), Fluorenone 20g (110.99mmol) and 2-Naphthaldehyde 17.33g (110.99mmol) 1,2-dichloroethane (1,2- Dichloroethane) was dissolved in 241 g, and 5.33 g (55.49 mmol) of methanesulfonic acid was added thereto.

실시예 1과 같은 방식으로 중합한 다음에, 고분자를 정제하고 진공 오븐에서 말린 후 중량 평균분자량 1,300이며 하기 단량체들을 포함하는 공중합체 4를 포함하는 공중합체를 얻었다.After polymerization in the same manner as in Example 1, the polymer was purified and dried in a vacuum oven to obtain a copolymer including copolymer 4 having a weight average molecular weight of 1,300 and containing the following monomers.

[공중합체 4][Copolymer 4]

Figure pat00022
Figure pat00022

실시예 5.Example 5.

둥근 바닥 플라스크에 9-(1-나프틸)카바졸(9-(1-Naphthyl)carbazole) 32.56g(110.99mmol), 2-나프톨(2-Naphthol) 16.00g(110.99mmol), 플루오레논(Fluorenone) 20g(110.99mmol) 그리고 2-나프트알데하이드(2-Naphthaldehyde) 17.33g(110.99mmol)를 1,2-다이클로로에탄(1,2-Dichloroethane) 200g에 녹인 후 여기에 메탄술폰산(Methanesulfonic acid) 5.33g(55.49mmol)을 첨가하였다.In a round bottom flask, 9-(1-Naphthyl)carbazole 32.56g (110.99mmol), 2-Naphthol 16.00g (110.99mmol), Fluorenone (Fluorenone) ) 20g (110.99mmol) and 17.33g (110.99mmol) of 2-naphthaldehyde were dissolved in 200g of 1,2-dichloroethane and then methanesulfonic acid 5.33 g (55.49 mmol) was added.

실시예 1과 같은 방식으로 중합한 다음에, 고분자를 정제하고 진공 오븐에서 말린 후 중량 평균분자량 1,200이며 하기 단량체들을 포함하는 공중합체 5를 포함하는 공중합체를 얻었다.After polymerization in the same manner as in Example 1, the polymer was purified and dried in a vacuum oven to obtain a copolymer containing copolymer 5 having a weight average molecular weight of 1,200 and containing the following monomers.

[공중합체 5][Copolymer 5]

Figure pat00023
Figure pat00023

실시예 6.Example 6.

둥근 바닥 플라스크에 9-(1-나프틸)카바졸(9-(1-Naphthyl)carbazole) 32.56g(110.99mmol), 9-페난트롤(9-Phenanthrol) 21.56g(110.99mmol), 플루오레논(Fluorenone) 20g(110.99mmol) 그리고 2-나프트알데하이드(2-Naphthaldehyde) 17.33g(110.99mmol)를 1,2-다이클로로에탄(1,2-Dichloroethane) 213g에 녹인 후 여기에 메탄술폰산(Methanesulfonic acid) 5.33g(55.49mmol)을 첨가하였다.9- (1-Naphthyl) carbazole (9- (1-Naphthyl) carbazole) 32.56 g (110.99 mmol), 9-phenantrol (9-Phenanthrol) 21.56 g (110.99 mmol), fluorenone ( Fluorenone) 20g (110.99mmol) and 2-naphthaldehyde 17.33g (110.99mmol) were dissolved in 213g 1,2-Dichloroethane, and then methanesulfonic acid ) 5.33 g (55.49 mmol) was added.

실시예 1과 같은 방식으로 중합한 다음에, 고분자를 정제하고 진공 오븐에서 말린 후 중량 평균분자량 1,100이며 하기 단량체들을 포함하는 공중합체 6을 포함하는 공중합체를 얻었다.After polymerization in the same manner as in Example 1, the polymer was purified and dried in a vacuum oven to obtain a copolymer containing copolymer 6 having a weight average molecular weight of 1,100 and containing the following monomers.

[공중합체 6][Copolymer 6]

Figure pat00024
Figure pat00024

실시예 7.Example 7.

둥근 바닥 플라스크에 9-(1-나프틸)카바졸(9-(1-Naphthyl)carbazole) 32.56g(110.99mmol), (1-하이드록시파이렌)1-Hydroxypyrene 24.22g(110.99mmol), 플루오레논(Fluorenone) 20g(110.99mmol) 그리고 2-나프트알데하이드(2-Naphthaldehyde) 17.33g(110.99mmol)를 1,2-다이클로로에탄(1,2-Dichloroethane) 220g에 녹인 후 여기에 메탄술폰산(Methanesulfonic acid) 5.33g(55.49mmol)을 첨가하였다.9-(1-Naphthyl)carbazole (9-(1-Naphthyl)carbazole) 32.56g (110.99mmol), (1-hydroxypyrene)1-Hydroxypyrene 24.22g (110.99mmol), Fluoro 20g (110.99mmol) of Fluorenone and 17.33g (110.99mmol) of 2-Naphthaldehyde were dissolved in 220g of 1,2-Dichloroethane and then methanesulfonic acid ( Methanesulfonic acid) 5.33 g (55.49 mmol) was added.

실시예 1과 같은 방식으로 중합한 다음에, 고분자를 정제하고 진공 오븐에서 말린 후 중량 평균분자량 1,100이며 하기 단량체들을 포함하는 공중합체 7를 포함하는 공중합체를 얻었다.After polymerization in the same manner as in Example 1, the polymer was purified and dried in a vacuum oven to obtain a copolymer including copolymer 7 having a weight average molecular weight of 1,100 and containing the following monomers.

[공중합체 7][Copolymer 7]

Figure pat00025
Figure pat00025

실시예 8.Example 8.

둥근 바닥 플라스크에 9-(1-나프틸)카바졸(9-(1-Naphthyl)carbazole) 32.56g(110.99mmol), 4,4'-(9H-플루오렌-9,9-디일)디페놀(4,4′-(9-Fluorenylidene)diphenol) 38.89g(110.99mmol), 플루오레논(Fluorenone) 20g(110.99mmol) 그리고 2-나프트알데하이드(2-Naphthaldehyde) 17.33g(110.99mmol)를 1,2-다이클로로에탄(1,2-Dichloroethane) 241g에 녹인 후 여기에 메탄술폰산(Methanesulfonic acid) 5.33g(55.49mmol)을 첨가하였다.32.56g (110.99mmol) of 9-(1-naphthyl)carbazole, 4,4'-(9H-fluorene-9,9-diyl)diphenol in a round bottom flask (4,4′-(9-Fluorenylidene)diphenol) 38.89g (110.99mmol), Fluorenone 20g (110.99mmol) and 2-Naphthaldehyde 17.33g (110.99mmol) 1, After dissolving in 241 g of 2-dichloroethane (1,2-Dichloroethane), 5.33 g (55.49 mmol) of methanesulfonic acid was added thereto.

실시예 1과 같은 방식으로 중합한 다음에, 고분자를 정제하고 진공 오븐에서 말린 후 중량 평균분자량 1,200이며 하기 단량체들을 포함하는 공중합체 8를 포함하는 공중합체를 얻었다.After polymerization in the same manner as in Example 1, the polymer was purified and dried in a vacuum oven to obtain a copolymer containing copolymer 8 having a weight average molecular weight of 1,200 and containing the following monomers.

[공중합체 8] [Copolymer 8]

Figure pat00026
Figure pat00026

실시예 9.Example 9.

둥근 바닥 플라스크에 파이렌(Pyrene) 22.45g(110.99mmol), 2-나프톨(2-Naphthol) 16.00g(110.99mmol), 플루오레논(Fluorenone) 20g(110.99mmol) 그리고 2-나프트알데하이드(2-Naphthaldehyde) 17.33g(110.99mmol)를 1,2-다이클로로에탄(1,2-Dichloroethane) 177g에 녹인 후 여기에 메탄술폰산(Methanesulfonic acid) 5.33g(55.49mmol)을 첨가하였다.In a round bottom flask, 22.45 g (110.99 mmol) of Pyrene, 16.00 g (110.99 mmol) of 2-Naphthol, 20 g (110.99 mmol) of Fluorenone and 2-naphtaldehyde (2-Naphthol) Naphthaldehyde) 17.33 g (110.99 mmol) was dissolved in 177 g of 1,2-dichloroethane, and 5.33 g (55.49 mmol) of methanesulfonic acid was added thereto.

실시예 1과 같은 방식으로 중합한 다음에, 고분자를 정제하고 진공 오븐에서 말린 후 중량 평균분자량 1,100이며 하기 단량체들을 포함하는 공중합체 9를 포함하는 공중합체를 얻었다.After polymerization in the same manner as in Example 1, the polymer was purified and dried in a vacuum oven to obtain a copolymer including copolymer 9 having a weight average molecular weight of 1,100 and containing the following monomers.

[공중합체 9] [Copolymer 9]

Figure pat00027
Figure pat00027

실시예 10.Example 10.

둥근 바닥 플라스크에 파이렌(Pyrene) 22.45g(110.99mmol), 9-페난트롤(9-Phenanthrol) 21.56g(110.99mmol), 플루오레논(Fluorenone) 20g(110.99mmol) 그리고 2-나프트알데하이드(2-Naphthaldehyde) 17.33g(110.99mmol)를 1,2-다이클로로에탄(1,2-Dichloroethane) 190g에 녹인 후 여기에 메탄술폰산(Methanesulfonic acid) 5.33g(55.49mmol)을 첨가하였다.In a round bottom flask, 22.45 g (110.99 mmol) of Pyrene, 21.56 g (110.99 mmol) of 9-Phenanthrol, 20 g (110.99 mmol) of Fluorenone and 2-naphthaldehyde (2 -Naphthaldehyde) 17.33 g (110.99 mmol) was dissolved in 190 g of 1,2-dichloroethane, and 5.33 g (55.49 mmol) of methanesulfonic acid was added thereto.

실시예 1과 같은 방식으로 중합한 다음에, 고분자를 정제하고 진공 오븐에서 말린 후 중량 평균분자량 1,100이며 하기 단량체들을 포함하는 공중합체 10을 포함하는 공중합체를 얻었다.After polymerization in the same manner as in Example 1, the polymer was purified and dried in a vacuum oven to obtain a copolymer containing copolymer 10 having a weight average molecular weight of 1,100 and containing the following monomers.

[공중합체 10][Copolymer 10]

Figure pat00028
Figure pat00028

실시예 11.Example 11.

둥근 바닥 플라스크에 파이렌(Pyrene) 22.45g(110.99mmol), (1-하이드록시파이렌)1-Hydroxypyrene 24.22g(110.99mmol), 플루오레논(Fluorenone) 20g(110.99mmol) 그리고 2-나프트알데하이드(2-Naphthaldehyde) 17.33g(110.99mmol)를 1,2-다이클로로에탄(1,2-Dichloroethane) 196g에 녹인 후 여기에 메탄술폰산(Methanesulfonic acid) 5.33g(55.49mmol)을 첨가하였다.In a round-bottom flask, 22.45 g (110.99 mmol) of Pyrene, 24.22 g (110.99 mmol) of (1-hydroxypyrene) 1-Hydroxypyrene, 20 g (110.99 mmol) of Fluorenone and 2-naphthaldehyde 17.33g (110.99mmol) of (2-Naphthaldehyde) was dissolved in 196g of 1,2-dichloroethane, and 5.33g (55.49mmol) of methanesulfonic acid was added thereto.

실시예 1과 같은 방식으로 중합한 다음에, 고분자를 정제하고 진공 오븐에서 말린 후 중량 평균분자량 1,200이며 하기 단량체들을 포함하는 공중합체 11를 포함하는 공중합체를 얻었다.After polymerization in the same manner as in Example 1, the polymer was purified and dried in a vacuum oven to obtain a copolymer containing copolymer 11 having a weight average molecular weight of 1,200 and containing the following monomers.

[공중합체 11] [Copolymer 11]

Figure pat00029
Figure pat00029

실시예 12.Example 12.

둥근 바닥 플라스크에 파이렌(Pyrene) 22.45g(110.99mmol), 4,4'-(9H-플루오렌-9,9-디일)디페놀(4,4′-(9-Fluorenylidene)diphenol) 38.89g(110.99mmol), 플루오레논(Fluorenone) 20g(110.99mmol) 그리고 2-나프트알데하이드(2-Naphthaldehyde) 17.33g(110.99mmol)를 1,2-다이클로로에탄(1,2-Dichloroethane) 230g에 녹인 후 여기에 메탄술폰산(Methanesulfonic acid) 5.33g(55.49mmol)을 첨가하였다.In a round bottom flask, 22.45 g (110.99 mmol) of pyrene, 38.89 g of 4,4'-(9H-fluorene-9,9-diyl)diphenol (4,4′-(9-Fluorenylidene)diphenol) (110.99mmol), 20g (110.99mmol) of Fluorenone and 17.33g (110.99mmol) of 2-Naphthaldehyde were dissolved in 230g of 1,2-Dichloroethane. Then, 5.33 g (55.49 mmol) of methanesulfonic acid was added thereto.

실시예 1과 같은 방식으로 중합한 다음에, 고분자를 정제하고 진공 오븐에서 말린 후 중량 평균분자량 1,300이며 하기 단량체들을 포함하는 공중합체 12를 포함하는 공중합체를 얻었다.After polymerization in the same manner as in Example 1, the polymer was purified and dried in a vacuum oven to obtain a copolymer containing copolymer 12 having a weight average molecular weight of 1,300 and containing the following monomers.

[공중합체 12] [Copolymer 12]

Figure pat00030
Figure pat00030

비교예 1.Comparative Example 1.

둥근 바닥 플라스크에 9-페닐카바졸(9-Phenylcarbazole) 13.50g(55.49mmol), 2-나프톨(2-Naphthol) 8.00g(55.49mmol) 그리고 플루오레논(Fluorenone) 20g(110.99mmol)를 1,2-다이클로로에탄(1,2-Dichloroethane) 97g에 녹인 후 여기에 메탄술폰산(Methanesulfonic acid) 5.33g(55.49mmol)을 첨가하였다.In a round bottom flask, 13.50 g (55.49 mmol) of 9-Phenylcarbazole, 8.00 g (55.49 mmol) of 2-Naphthol, and 20 g (110.99 mmol) of fluorenone were 1,2 - After dissolving in 97 g of dichloroethane (1,2-Dichloroethane), 5.33 g (55.49 mmol) of methanesulfonic acid was added thereto.

반응 온도를 승온하여 환류를 유지하면서 중합을 진행시키면서 반응 중간에 GPC를 이용하여 분자량을 측정하였다.The molecular weight was measured using GPC in the middle of the reaction while the polymerization proceeded while maintaining reflux by increasing the reaction temperature.

약 20시간 정도 반응시킨 다음에 반응물을 20~30℃로 낮춘 후 다이클로로메탄 100ml, 물 100ml를 첨가하였다. 그 후 트리에틸아민(Triethylamine) 5.6g을 첨가하여 중화를 시켰다.After reacting for about 20 hours, the reactant was lowered to 20-30° C., and then 100 ml of dichloromethane and 100 ml of water were added. Then, 5.6 g of triethylamine was added for neutralization.

그리고 분별깔때기를 이용하여 유기층을 추출 후 물을 첨가하여 추출하는 과정을 2번 이상 반복하고 유기층을 증발기로 농축하였다.Then, after extracting the organic layer using a separatory funnel, the process of extraction by adding water was repeated twice or more, and the organic layer was concentrated with an evaporator.

얻어진 화합물에 다이클로로메탄 40ml을 첨가하여 녹인 후 메탈올 360ml에 떨어트린 다음에 생성되는 고체를 다시 적당량의 PGMEA 용매에 녹인 다음, 여기에 과량의 에탄올/물(9:1) 공용매에 떨어뜨려 침전을 잡았다.40 ml of dichloromethane was added to the obtained compound for dissolution, then dropped into 360 ml of metalol, and the resulting solid was again dissolved in an appropriate amount of PGMEA solvent, and then dropped into an excess of ethanol/water (9:1) cosolvent. caught the sediment.

생성된 고체를 50℃정도의 진공 오븐에서 약 20시간 정도 말린 다음, 중량 평균분자량(Mw) 1,100이며 하기 단량체를 포함하는 공중합체 A를 얻었다.After drying the resulting solid in a vacuum oven at about 50° C. for about 20 hours, a copolymer A having a weight average molecular weight (Mw) of 1,100 and containing the following monomers was obtained.

[공중합체 A] [Copolymer A]

Figure pat00031
Figure pat00031

비교예 2.Comparative Example 2.

둥근 바닥 플라스크에 9-페닐카바졸(9-Phenylcarbazole) 13.50g(55.49mmol), 2-나프톨(2-Naphthol) 8.00g(55.49mmol) 그리고 2-나프트알데하이드(2-Naphthaldehyde) 17.33g(110.99mmol)를 1,2-다이클로로에탄(1,2-Dichloroethane) 91g에 녹인 후 여기에 메탄술폰산(Methanesulfonic acid) 5.33g(55.49mmol)을 첨가하였다.In a round bottom flask, 13.50 g (55.49 mmol) of 9-Phenylcarbazole, 8.00 g (55.49 mmol) of 2-Naphthol, and 17.33 g (110.99) of 2-Naphthaldehyde mmol) was dissolved in 91 g of 1,2-dichloroethane, and 5.33 g (55.49 mmol) of methanesulfonic acid was added thereto.

비교예 1과 같은 방식으로 중합한 다음에, 고분자를 정제하고 진공 오븐에서 말린 후 중량 평균분자량 1,100이며 하기 단량체들을 포함하는 공중합체 B를 얻었다.After polymerization in the same manner as in Comparative Example 1, the polymer was purified and dried in a vacuum oven to obtain a copolymer B having a weight average molecular weight of 1,100 and including the following monomers.

[공중합체 B][Copolymer B]

Figure pat00032
Figure pat00032

실시예 1 내지 실시예 12 및 비교예 1 내지 비교예 2의 공중합체를 포함하는 반사방지 유기 하드마스크용 조성물 제조Preparation of a composition for an anti-reflective organic hard mask comprising the copolymer of Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 2

실시예 1 내지 실시예 12 및 비교예 1 내지 비교예 2에서 만들어진 공중합체를 각각 0.9g씩 계량하여 글리콜루릴 화합물 가교제(Powderlink 1174) 0.1g과 우레탄 경화 촉매제인 피리디늄 P-톨루엔 술포네이트(Pyridinium P-toluene sulfonate) 1mg을 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트(PGMEA) 9g에 넣어서 녹인 후 여과하여 각각 실시예 1 내지 실시예 12 및 비교예 1 내지 비교예 2의 공중합체를 포함하는 반사방지 유기 하드마스크용 조성물을 제조하였다.Each of the copolymers prepared in Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 2 was weighed 0.9 g each, and 0.1 g of a glycoluryl compound crosslinking agent (Powderlink 1174) and a urethane curing catalyst, pyridinium P-toluene sulfonate (Pyridinium) 1 mg of P-toluene sulfonate) was dissolved in 9 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), filtered, and antireflection organic hard mask containing the copolymers of Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 2, respectively A composition was prepared.

실시예 1 내지 실시예 12 및 비교예 1 내지 비교예 2의 공중합체에 의해 제조된 시료 용액을 각각 실리콘 웨이퍼에 스핀 코팅하여 60초간 240℃의 온도를 가하였으며, 두께 3000 Å의 필름의 형태를 가지는 실시예 1 내지 실시예 12 및 비교예 1 내지 비교예 2의 공중합체를 포함하는 반사방지 유기 하드마스크용 조성물 필름을 형성시켰다.Sample solutions prepared by the copolymers of Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 2 were spin-coated on a silicon wafer, respectively, and a temperature of 240° C. was applied for 60 seconds, and a film having a thickness of 3000 Å was obtained. Eggplant was formed with a composition film for an antireflection organic hard mask comprising the copolymer of Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 2.

시험예 1: 실시예 1 내지 실시예 12 및 비교예 1 내지 비교예 2의 공중합체의 내식각성 평가Test Example 1: Evaluation of the etch resistance of the copolymers of Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 2

실리콘 웨이퍼 위에 실시예 1 내지 실시예 12 및 비교예 1 내지 비교예 2의 공중합체를 포함하는 유기 하드마스크용 조성물을 스핀-온 코팅한 후 핫플레이트 위에서 400℃로 90초간 열처리하여 두께 3,000Å의 박막을 형성하였다.After spin-on coating the composition for an organic hard mask comprising the copolymer of Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 2 on a silicon wafer, heat treatment at 400° C. for 90 seconds on a hot plate to a thickness of 3,000 Å A thin film was formed.

이어서 상기 박막에 N2/O2 혼합 가스 및 CFx 가스를 사용하여 각각 60초 및 100초 동안 건식 식각한 후 박막의 두께를 다시 측정하였다. 건식 식각 전후의 박막의 두께와 식각 시간으로부터 하기 수학식 1에 의해 식각율(bulk etch rate, BER)을 계산하여 하기 표 1에 나타내었다.Then, the thin film was dry-etched for 60 seconds and 100 seconds using N 2 /O 2 mixed gas and CF x gas, respectively, and then the thickness of the thin film was measured again. The bulk etch rate (BER) was calculated by Equation 1 below from the thickness and etching time of the thin film before and after dry etching, and is shown in Table 1 below.

[수학식 1][Equation 1]

(초기 박막 두께 - 식각 후 박막 두께)/식각 시간 (Å/s)(Initial thin film thickness - thin film thickness after etching) / Etching time (Å/s)

식각율(CFx, Å/s)Etch rate (CF x , Å/s) 식각율(N2/O2, Å/s)Etch rate (N 2 /O 2 , Å/s) 실시예 1Example 1 17.4117.41 49.3349.33 실시예 2Example 2 17.6117.61 49.6249.62 실시예 3Example 3 18.2118.21 50.1250.12 실시예 4Example 4 16.5916.59 48.4748.47 실시예 5Example 5 16.8516.85 48.4148.41 실시예 6Example 6 17.6917.69 49.1149.11 실시예 7Example 7 18.0418.04 49.8549.85 실시예 8Example 8 16.5716.57 48.1548.15 실시예 9Example 9 17.3217.32 49.3049.30 실시예 10Example 10 16.1116.11 48.8848.88 실시예 11Example 11 17.2617.26 49.0349.03 실시예 12Example 12 16.9116.91 48.5048.50 비교예 1Comparative Example 1 19.2119.21 51.9851.98 비교예 2Comparative Example 2 20.8120.81 52.6852.68

시험예 2: 실시예 1 내지 실시예 12 및 비교예 1 내지 비교예 2의 공중합체의 광학특성 평가Test Example 2: Evaluation of optical properties of copolymers of Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 2

실리콘 웨이퍼 위에 실시예 1 내지 실시예 12 및 비교예 1 내지 비교예 2의 공중합체를 포함하는 유기 하드마스크용 조성물을 스핀-온 코팅한 후 핫플레이트 위에서 400℃로 90초간 열처리하여 두께 3,000Å의 박막을 형성하였다. After spin-on coating the composition for an organic hard mask comprising the copolymer of Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 2 on a silicon wafer, heat treatment at 400° C. for 90 seconds on a hot plate to a thickness of 3,000 Å A thin film was formed.

이때 형성된 필름들에 대한 굴절률(refractive index) n과 흡광계수(extinction coefficient) k를 각각 구하였다. 사용기기는 Ellipsometer(J. A. Woollam사)이고 그 측정결과를 표 2에 나타내었다.At this time, refractive index n and extinction coefficient k for the formed   films were respectively obtained. The device used is an Ellipsometer (J. A. Woollam) and the measurement results are shown in Table 2.

샘플 종류sample type 광학특성 (193nm)Optical Characteristics (193nm) 광학특성 (248nm)Optical Characteristics (248nm) 굴절율 (n)refractive index (n) 흡광계수 (k)extinction coefficient (k) 굴절율 (n)refractive index (n) 흡광계수 (k)extinction coefficient (k) 실시예 1Example 1 1.531.53 0.700.70 1.711.71 0.530.53 실시예 2Example 2 1.521.52 0.690.69 1.701.70 0.520.52 실시예 3Example 3 1.531.53 0.700.70 1.721.72 0.520.52 실시예 4Example 4 1.511.51 0.680.68 1.711.71 0.510.51 실시예 5Example 5 1.501.50 0.710.71 1.731.73 0.530.53 실시예 6Example 6 1.501.50 0.690.69 1.711.71 0.540.54 실시예 7Example 7 1.521.52 0.700.70 1.701.70 0.510.51 실시예 8Example 8 1.541.54 0.690.69 1.711.71 0.520.52 실시예 9Example 9 1.511.51 0.690.69 1.721.72 0.520.52 실시예 10Example 10 1.511.51 0.680.68 1.711.71 0.530.53 실시예 11Example 11 1.521.52 0.690.69 1.731.73 0.520.52 실시예 12Example 12 1.531.53 0.700.70 1.721.72 0.510.51 비교예 1Comparative Example 1 1.511.51 0.690.69 1.711.71 0.540.54 비교예 2Comparative Example 2 1.501.50 0.700.70 1.731.73 0.510.51

상기 표 2에서 확인된 바와 같이, 상기 평가결과 실시예 1 내지 실시예 12 및 비교예 1 내지 비교예 2의 공중합체를 포함하는 유기 하드마스크용 조성물은 ArF(193nm) 및 KrF(248nm) 파장에서 반사방지막으로서 사용가능한 굴절율 및 흡수도를 가지는 것을 확인하였다. 통상적으로 반도체 반사방지막으로 사용되는 재료의 굴절율 범위는 1.4~1.8 정도이며, 중요한 것이 흡광계수인데 이것은 흡수도가 클수록 좋은데 통상 k 수치가 0.3 이상이면 반사방지막으로 사용하는데 문제가 없다. 따라서, 본 실시예들에 따른 유기 하드마스크용 조성물은 반사방지막으로 사용할 수 있다. As confirmed in Table 2, as a result of the evaluation, the composition for an organic hard mask comprising the copolymer of Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 2 was obtained at ArF (193 nm) and KrF (248 nm) wavelengths. It was confirmed that it had a refractive index and absorbance usable as an anti-reflection film. Generally, the refractive index range of the material used for the semiconductor anti-reflection film is about 1.4 to 1.8, and the important thing is the extinction coefficient. Accordingly, the composition for an organic hard mask according to the present embodiments may be used as an anti-reflection film.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.In the above, the present invention has been described in detail only with respect to the described embodiments, but it is obvious to those skilled in the art that various changes and modifications are possible within the scope of the technical spirit of the present invention, and it is natural that such variations and modifications belong to the appended claims.

Claims (15)

하기 (a), (b), (c) 및 (d) 구조단위가 각각 독립적으로 0.05 내지 0.45의 몰비로 랜덤하게 배열되며, 상기 (a), (b), (c) 및 (d) 구조단위 몰비의 총합이 1인 유기 하드마스크용 공중합체:
Figure pat00033

상기 화학식에서,
X는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 헤테로아릴렌기이고,
Y는 히드록실기가 하나 이상 치환된 C6 내지 C30 아릴렌기 또는 히드록실기가 하나 이상 치환된 C5 내지 C30의 헤테로아릴렌기이고,
R1 및 R2는 각각 독립적으로, 부존재, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 방향족 고리기 또는 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 헤테로 방향족 고리기이고,
R3는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 방향족 고리기 또는 치환 또는 비치환된 C5 내지 C30 헤테로 방향족 고리기이다.
The following (a), (b), (c) and (d) structural units are each independently randomly arranged in a molar ratio of 0.05 to 0.45, and the structures (a), (b), (c) and (d) A copolymer for an organic hard mask in which the sum of the unit molar ratios is 1:
Figure pat00033

In the above formula,
X is a substituted or unsubstituted C6 to C30 heteroarylene group,
Y is a C6 to C30 arylene group substituted with one or more hydroxyl groups or a C5 to C30 heteroarylene group substituted with one or more hydroxyl groups,
R 1 and R 2 are each independently an absent, substituted or unsubstituted C6 to C30 aromatic ring group or a substituted or unsubstituted C5 to C30 heteroaromatic ring group,
R 3 is a substituted or unsubstituted C6 to C30 aromatic ring group or a substituted or unsubstituted C5 to C30 heteroaromatic ring group.
제1항에 있어서,
상기 R1 및 R2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 방향족 사각 고리, 치환 또는 비치환된 방향족 오각 고리, 치환 또는 비치환된 방향족 육각 고리, 또는 이들의 융합 고리(fused ring)인 유기 하드마스크용 공중합체.
According to claim 1,
wherein R 1 and R 2 are each independently a substituted or unsubstituted aromatic quadrangular ring, a substituted or unsubstituted aromatic pentacyclic ring, a substituted or unsubstituted aromatic hexagonal ring, or a fused ring thereof. for copolymers.
제1항에 있어서,
상기 R3는 치환 또는 비치환된 방향족 사각 고리, 치환 또는 비치환된 방향족 오각 고리, 치환 또는 비치환된 방향족 육각 고리, 또는 이들의 융합 고리(fused ring)인 유기 하드마스크용 공중합체.
According to claim 1,
wherein R 3 is a substituted or unsubstituted aromatic quadrangular ring, a substituted or unsubstituted aromatic pentagonal ring, a substituted or unsubstituted aromatic hexagonal ring, or a fused ring thereof.
제1항에 있어서,
상기 X는 하기 화합물 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 유기 하드마스크용 공중합체:
Figure pat00034
According to claim 1,
Wherein X is a copolymer for an organic hard mask, characterized in that selected from the following compounds:
Figure pat00034
제1항에 있어서,
상기 Y는 하기 화합물 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 유기 하드마스크용 공중합체:
Figure pat00035
.
According to claim 1,
Wherein Y is a copolymer for an organic hard mask, characterized in that selected from the following compounds:
Figure pat00035
.
제1항에 있어서,
상기 (c) 구조단위는 하기 화합물 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 유기 하드마스크용 공중합체:
Figure pat00036
.
According to claim 1,
The (c) structural unit is a copolymer for an organic hard mask, characterized in that selected from the following compounds:
Figure pat00036
.
제1항에 있어서,
상기 (d) 구조단위는 하기 화합물 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 유기 하드마스크용 공중합체:
Figure pat00037
According to claim 1,
The (d) structural unit is a copolymer for an organic hard mask, characterized in that selected from the following compounds:
Figure pat00037
제1항에 있어서,
상기 공중합체는 상기 (a), (b), (c) 및 (d) 구조단위가 하기와 같이 구성되는 공중합체 1 내지 12인 것을 특징으로 하는 하드마스크용 공중합체:
[공중합체 1]
Figure pat00038

[공중합체 2]
Figure pat00039

[공중합체 3]
Figure pat00040

[공중합체 4]
Figure pat00041

[공중합체 5]
Figure pat00042

[공중합체 6]
Figure pat00043

[공중합체 7]
Figure pat00044

[공중합체 8]
Figure pat00045

[공중합체 9]
Figure pat00046

[공중합체 10]
Figure pat00047

[공중합체 11]
Figure pat00048

[공중합체 12]
Figure pat00049
According to claim 1,
The copolymer is a copolymer for a hard mask, characterized in that the (a), (b), (c) and (d) structural units are copolymers 1 to 12 configured as follows:
[Copolymer 1]
Figure pat00038

[Copolymer 2]
Figure pat00039

[Copolymer 3]
Figure pat00040

[Copolymer 4]
Figure pat00041

[Copolymer 5]
Figure pat00042

[Copolymer 6]
Figure pat00043

[Copolymer 7]
Figure pat00044

[Copolymer 8]
Figure pat00045

[Copolymer 9]
Figure pat00046

[Copolymer 10]
Figure pat00047

[Copolymer 11]
Figure pat00048

[Copolymer 12]
Figure pat00049
제1항에 있어서,
상기 공중합체 1 내지 12에서 상기 (a), (b), (c) 및 (d) 구조단위의 몰비는 각각 0.2 내지 0.3인 것을 특징으로 하는 유기 하드마스크용 공중합체.
According to claim 1,
In the copolymers 1 to 12, the (a), (b), (c) and (d) structural units have a molar ratio of 0.2 to 0.3, respectively.
제1항에 있어서,
상기 유기 하드마스크용 공중합체는 중량평균분자량이 800 내지 5,000인 것을 특징으로 하는 유기 하드마스크용 공중합체.
According to claim 1,
The copolymer for an organic hard mask has a weight average molecular weight of 800 to 5,000.
제1항 내지 제10항 중의 어느 한 항의 유기 하드마스크용 공중합체 고분자 수지 및 유기용매를 포함하는 유기 하드마스크 조성물.An organic hardmask composition comprising the copolymer polymer resin for an organic hardmask of any one of claims 1 to 10 and an organic solvent. 제11항에 있어서,
상기 유기 하드마스크 조성물은 가교제 및 산 촉매를 더 포함하는 유기 하드마스크용 조성물.
12. The method of claim 11,
The organic hardmask composition further comprises a crosslinking agent and an acid catalyst.
제12항에 있어서,
상기 유기 하드마스크 조성물은 조성물 총 중량에 대하여,
(a) 고분자 수지 1~20 중량%; 
(b) 가교제 성분 0.1~5 중량%;
(c) 산 촉매 0.001~0.05 중량%; 및
(d) 잔량의 유기용매를 포함하는 유기 하드마스크 조성물.
13. The method of claim 12,
The organic hard mask composition is based on the total weight of the composition,
(a) 1 to 20% by weight of a polymer resin;
(b) 0.1-5% by weight of a crosslinking agent component;
(c) 0.001 to 0.05% by weight of an acid catalyst; and
(d) an organic hard mask composition comprising a residual amount of an organic solvent.
제12항에 있어서,
상기 가교제는 멜라민 수지, 아미노 수지, 글리콜루릴 화합물 및 비스에폭시 화합물로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 유기 하드마스크용 조성물.
13. The method of claim 12,
The crosslinking agent is a composition for an organic hard mask, characterized in that at least one selected from the group consisting of a melamine resin, an amino resin, a glycoluryl compound and a bisepoxy compound.
제12항에 있어서,
상기 산 촉매는 메탄술폰산(Methanesulfonic acid), p-톨루엔 술폰산 모노 하이드레이트(p-toluenesulfonic acid monohydrate), 피리디늄 p-톨루엔 술포네이트(Pyridinium p-toluene sulfonate), 2,4,4,6-테트라브로모시클로헥사디엔온, 벤조인 토실레이트, 2-니트로벤질 토실레이트 및 유기 술폰산의 알킬 에스테르를 포함하는 군에서 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 유기 하드마스크용 조성물.
13. The method of claim 12,
The acid catalyst is methanesulfonic acid (Methanesulfonic acid), p-toluene sulfonic acid monohydrate (p-toluenesulfonic acid monohydrate), pyridinium p-toluene sulfonate (Pyridinium p-toluene sulfonate), 2,4,4,6-tetrabro A composition for an organic hard mask, characterized in that at least one selected from the group consisting of mocyclohexadienone, benzoin tosylate, 2-nitrobenzyl tosylate, and an alkyl ester of organic sulfonic acid.
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