KR20210106812A - 하드마스크용 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 특정 구조의 반복단위를 포함하는 중합체를 포함하는 하드마스크용 조성물에 관한 것이다.
Description
본 발명은 하드마스크용 조성물에 관한 것이다.
반도체 공정에 있어서, 반도체의 집적도가 향상되면서, 이러한 제품들을 형성하기 위한 횔, 배선, 절연 패턴들의 미세화가 요구되고 있다.
종래 리소그래피 공정에서의 패터닝에서는 하드마스크가 필요성이 크게 요구되지 않았다. 종래는 단순히 웨이퍼 위에 감광액인 포토레지스트(PR)를 바르고 노광장비를 활용해 설계 패턴이 새겨진 금속 포토 마스크를 웨이퍼 위로 배치, 빛을 통과시켜 회로를 새겨 넣은 후, 현상액을 뿌려가며 노광된 영역 혹은 노광되지 않은 영역을 선택적으로 제거해 패턴을 형성하는 방식을 이용하였다.
그러나 패턴의 미세화가 요구되면서, 기존의 포토레지스트 만으로 패터닝하는 방법으로는 미세화된 패턴의 형성이 어려운 문제가 발생하였다. 이에, 포토레지스트에 하드마스크를 추가하여 패턴을 미세화 하는 방법으로 공정이 전환되고 있는 추세이다.
이에, 미세한 패턴을 효과적으로 형성하기 위해서는 우수한 내에칭성, 코팅성 및 내화학성의 특성이 전부 개선된 효과를 갖는 하드마스크가 요구 된다.
한국 공개특허 제10-2016-0008930호에는 하드마스크 조성물이 개시되어 있지만, 내에칭성 효과가 만족되지 못하는 문제가 있었다.
본 발명은, 상술한 문제를 해결하기 위해 높은 탄소함량을 기반으로, 헤테로 원자를 포함하는 구성단위를 포함함으로써 산화성 짝지음(oxidative coupling) 반응을 향상시킬 수 있고, 또한 상기 헤테로 원자를 포함하는 구성단위에 펜던트 형태로 형성되는 유연한 연결고리를 추가로 도입함으로써 노볼락 수지 구조의 딱딱함(rigid)을 완화시켜 쉽게 회전이 가능한 구조를 통해 용해성 및 코팅성이 우수한 하드마스크 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상술한 하드마스크 조성물을 이용하여 패턴을 형성하는 방법을 제공한다.
본 발명은 높은 탄소함량을 기반으로, 주쇄에 펜턴트 형태의 유연한 연결고리를 노볼락 수지 구조에 도입하여 수지의 유연성을 향상시킴으로써 용해성이 향상되고, 헤테로 원자를 포함하여 산화성 짝지음을 통해 분자간 상호작용이 향상됨으로써, 우수한 내에칭성, 내화학성, 및 코팅성을 가지는 하드마스크 조성물을 제공한다.
보다 구체적으로 본 발명은 (a) 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는 중합체 및 (b) 용매를 포함하는 하드마스크용 조성물을 제공한다:
[화학식 1]
상기 화학식 1에 있어서,
A는 2가의 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40의 방향족 고리 또는 2가의 치환 또는 비치환된 C1 내지 C40의 헤테로 방향족 고리를 포함하는 그룹이고, B는 하기 화학식 2로 표시되는 구조를 포함하는 그룹이며, n은 1 내지 50의 정수이고;
[화학식 2]
상기 화학식 2에 있어서, R1은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C24의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C24의 헤테로 아릴기를 포함하고, R2는 적어도 1개 이상의 헤테로원자를 포함하는 C1 내지 C24의 치환 또는 비치환된 헤테로 고리를 포함하며, a는 0 또는 1의 정수이고, *는 결합손을 나타낸다.
본 발명에 따른 하드마스크용 조성물에 포함되는 중합체는 높은 탄소함량을 기반으로, 헤테로 원자를 포함하는 구성단위를 포함함으로써 산화성 짝지음(oxidative coupling) 반응을 향상시킬 수 있고, 또한 주쇄에 상기 헤테로 원자를 포함하는 구성단위를 펜던트 형태로 쉽게 회전이 가능한 유연한 연결고리를 도입함으로써 노볼락 수지 구조의 유연성을 향상시킬 수 있고, 이를 통해 용해성이 향상되어 하드마스크용 조성물의 코팅성이 더욱 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 중합체의 상기 구성요소가 헤테로 원자를 포함함으로써 산화성 짝지음(oxidative coupling) 반응을 통해 분자간 상호작용이 촉진되어 패킹(packing) 특성이 향상될 수 있고, 결과적으로 내에칭성 및 내화학성이 향상될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 하드마스크용 조성물을 이용하는 경우 내에칭성, 내화학성, 및 코팅특성이 모두 동시에 향상된 하드마스크 층을 형성할 수 있다.
본 발명은 특정 구조의 반복단위를 포함하는 중합체 및 용매를 포함함으로써, 내에칭성, 내화학성 및 코팅성이 모두 향상된 하드마스크 층을 형성할 수 있는 하드마스크용 조성물 및 상기 하드마스크용 조성물을 이용한 패턴 형성 방법에 관한 것으로서,
높은 탄소함량을 기반으로 높은 탄소함량을 포함하는 구성단위 또는 가교가 가능한 성분을 포함하는 구성단위에 의해 내에칭성 및 내화학성이 향상되고, 주쇄에 펜던트 형태로 형성되는 유연한 연결고리에 의해 쉽게 회전이 가능한 구성단위를 포함하여 노볼락 수지의 딱딱함(rigid)을 완화시키면서, 헤테로 원자를 포함하여 산화성 짝지음(oxidative coupling) 반응을 통해 분자간 상호작용이 촉진되어 패킹(packing) 특성이 향상될 수 있고, 결과적으로 내에칭성, 내화학성, 및 코팅성이 향상된 하드마스크용 조성물을 제공한다.
이하, 본 발명의 실시예들에 다른 하드마스크용 조성물에 대해 상세히 설명한다. 그러나 이는 예시에 불과하며, 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명에 있어서, 화학식으로 표시되는 구조, 반복단위 또는 수지의 이성질체가 있는 경우에는, 해당 화학식으로 표시되는 구조, 반복단위 또는 수지는 그 이성질체까지 포함하는 대표 화학식을 의미한다.
본 명세서 전체에서, '치환된'이란 치환기로 치환된 것을 의미하며, 상기 치환기는 각각 상이하거나, 동일한 것일 수 있고, 구체적으로는, 플루오르, 염소, 브롬 등의 할로겐 원자, 아미노기, 수산기, 니트로기, 알킬기, 아릴기, 헤테로아릴기, 사이클로알킬기, 아릴옥시기, 알킬티오기, 아릴티오기 등을 들 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서 전체에서, 치환기로 치환되지 않은 경우에는 일반적으로 수소가 결합되어 있음을 의미한다.
본 명세서 전체에서, '헤테로 아릴기'란 고리를 구성하는 원자 중에, 탄소 원자 이외의 헤테로 원자가 1개 이상 포함되는 아릴기를 의미하며, 포화고리 또는 불포화고리일 수 있고, 나아가 단고리 또는 축합고리일 수 있으며, 상기 헤테로 원자는 산소, 황 및 질소로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다. 상기 헤테로 아릴기는 예를 들어, 피리딘, 피라진, 피리미딘, 피리다진, 트리아진, 피롤, 퓨란, 티오펜, 이미다졸, 피라졸, 옥사졸, 티아졸, 이소옥사졸, 이소티아졸, 트리아졸, 티아디아졸, 옥사디아졸, 퀴놀린, 벤조퓨란, 인돌, 모르폴린, 피롤리딘, 피페리딘, 테트라하이드로퓨란 등을 들 수 있다.
<하드마스크용 조성물>
본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 하드마스크용 조성물은 중합체 및 용매를 포함하며, 가교제, 촉매 등과 같은 추가제제를 더 포함할 수도 있다.
(a) 중합체
본 발명의 하드마스크용 조성물은 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는 중합체를 포함한다:
[화학식 1]
상기 화학식 1에 있어서,
A는 2가의 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40의 방향족 고리 또는 2가의 치환 또는 비치환된 C1 내지 C40의 헤테로 방향족 고리를 포함하는 그룹이고, 바람직하게는, A는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40의 아릴렌기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C24의 헤테로 아릴렌기를 포함하하는 것일 수 있다.
B는 하기 화학식 2로 표시되는 구조를 포함하는 그룹이며, n은 1 내지 50의 정수이다.
[화학식 2]
상기 화학식 2에 있어서, R1은 치환 또는 비치환된 C6 내지 C24의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C24의 헤테로 아릴기를 포함하고, R2는 적어도 1개 이상의 헤테로원자를 포함하는 C1 내지 C24의 치환 또는 비치환된 헤테로 고리를 포함하며, a는 0 또는 1의 정수이고, *는 결합손을 나타낸다.
본 발명에서, 상기 중합체의 A는, 2가의 구조로서, 하기 화학식 A-1 내지 A-10으로 표시되는 구조로 이루어진 군에서 선택되는 1종의 구조를 포함하는 것일 수 있으며, 하기 화학식 A-1 내지 A-10은 비치환된 구조이거나, 히드록시기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환의 C1 내지 C15의 알킬기, 치환 또는 비치환의 C1 내지 C15의 알콕시기, 치환 또는 비치환의 C6 내지 C24의 아릴기 또는 치환 또는 비치환의 C1 내지 C24의 헤테로 아릴기로 더 치환된 구조일 수 있다.
또한, 하기 화학식 A-9 및 A-10에서, Z는 >CR12R13, -NR14-, -PR15-, -O-, 또는 -S- 이고, 상기 R12 내지 R15는, 각각 독립적으로, 수소, 히드록시기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환의 C1 내지 C15의 알킬기, 치환 또는 비치환의 C1 내지 C15의 알콕시기, 치환 또는 비치환의 C6 내지 C24의 아릴기 또는 치환 또는 비치환의 C1 내지 C24의 헤테로 아릴기일 수 있다.
[화학식 A-1]
[화학식 A-2]
[화학식 A-3]
[화학식 A-4]
[화학식 A-5]
[화학식 A-6]
[화학식 A-7]
[화학식 A-8]
[화학식 A-9]
[화학식 A-10]
구체적으로, 상기 화학식 A-1은 하기 화학식 A-1-1일 수 있다.
[화학식 A-1-1]
상기 화학식 A-1-1에 있어서, R20은 히드록시기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환의 C1 내지 C15의 알킬기, 치환 또는 비치환의 C1 내지 C15의 알콕시기, 치환 또는 비치환의 C6 내지 C24의 아릴기 또는 치환 또는 비치환의 C1 내지 C24의 헤테로 아릴기이고, n은 0 내지 6의 정수이고, n이 2 이상의 정수인 경우, 복수개의 R20은, 각각 독립적으로, 동일 또는 서로 상이할 수 있다.
구체적으로, 상기 화학식 A-2는 하기 화학식 A-2-1일 수 있다.
[화학식 A-2-1]
상기 화학식 A-2-1에 있어서, R21은 히드록시기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환의 C1 내지 C15의 알킬기, 치환 또는 비치환의 C1 내지 C15의 알콕시기, 치환 또는 비치환의 C6 내지 C24의 아릴기 또는 치환 또는 비치환의 C1 내지 C24의 헤테로 아릴기이고, n은 0 내지 8의 정수이고, n이 2 이상의 정수인 경우, 복수개의 R21은, 각각 독립적으로, 동일 또는 서로 상이할 수 있다.
구체적으로, 상기 화학식 A-3은 하기 화학식 A-3-1일 수 있다.
[화학식 A-3-1]
상기 화학식 A-3-1에 있어서, R22는 히드록시기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환의 C1 내지 C15의 알킬기, 치환 또는 비치환의 C1 내지 C15의 알콕시기, 치환 또는 비치환의 C6 내지 C24의 아릴기 또는 치환 또는 비치환의 C1 내지 C24의 헤테로 아릴기이고, n은 0 내지 10의 정수이고, n이 2 이상의 정수인 경우, 복수개의 R22는, 각각 독립적으로, 동일 또는 서로 상이할 수 있다.
구체적으로, 상기 화학식 A-4는 하기 화학식 A-4-1일 수 있다.
[화학식 A-4-1]
상기 화학식 A-4-1에 있어서, R23 및 R24는, 각각 독립적으로, 히드록시기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환의 C1 내지 C15의 알킬기, 치환 또는 비치환의 C1 내지 C15의 알콕시기, 치환 또는 비치환의 C6 내지 C24의 아릴기 또는 치환 또는 비치환의 C1 내지 C24의 헤테로 아릴기이고, n은 0 내지 6의 정수이고, m은 0 내지 4의 정수이고, n 및 m이 각각 2 이상의 정수인 경우, 복수개의 R23 및 R24는, 각각 독립적으로, 동일 또는 서로 상이할 수 있다.
구체적으로, 상기 화학식 A-5는 하기 화학식 A-5-1일 수 있다.
[화학식 A-5-1]
상기 화학식 A-5-1에 있어서, R25 및 R26은, 각각 독립적으로, 히드록시기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환의 C1 내지 C15의 알킬기, 치환 또는 비치환의 C1 내지 C15의 알콕시기, 치환 또는 비치환의 C6 내지 C24의 아릴기 또는 치환 또는 비치환의 C1 내지 C24의 헤테로 아릴기이고, n은 0 내지 6의 정수이고, m은 0 내지 6의 정수이고, n 및 m이 각각 2 이상의 정수인 경우, 복수개의 R25 및 R26은, 각각 독립적으로, 동일 또는 서로 상이할 수 있다.
구체적으로, 상기 화학식 A-6은 하기 화학식 A-6-1일 수 있다.
[화학식 A-6-1]
상기 화학식 A-6-1에 있어서, R27 및 R28은, 각각 독립적으로, 히드록시기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환의 C1 내지 C15의 알킬기, 치환 또는 비치환의 C1 내지 C15의 알콕시기, 치환 또는 비치환의 C6 내지 C24의 아릴기 또는 치환 또는 비치환의 C1 내지 C24의 헤테로 아릴기이고, n은 0 내지 5의 정수이고, m은 0 내지 5의 정수이고, n 및 m이 각각 2 이상의 정수인 경우, 복수개의 R27 및 R28은, 각각 독립적으로, 동일 또는 서로 상이할 수 있다.
구체적으로, 상기 화학식 A-7은 하기 화학식 A-7-1일 수 있다.
[화학식 A-7-1]
상기 화학식 A-7-1에 있어서, R29 및 R30은, 각각 독립적으로, 히드록시기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환의 C1 내지 C15의 알킬기, 치환 또는 비치환의 C1 내지 C15의 알콕시기, 치환 또는 비치환의 C6 내지 C24의 아릴기 또는 치환 또는 비치환의 C1 내지 C24의 헤테로 아릴기이고, n은 0 내지 6의 정수이고, m은 0 내지 4의 정수이고, n 및 m이 각각 2 이상의 정수인 경우, 복수개의 R29 및 R30은, 각각 독립적으로, 동일 또는 서로 상이할 수 있다.
구체적으로, 상기 화학식 A-8은 하기 화학식 A-8-1일 수 있다.
[화학식 A-8-1]
상기 화학식 A-8-1에 있어서, R31 및 R32는, 각각 독립적으로, 히드록시기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환의 C1 내지 C15의 알킬기, 치환 또는 비치환의 C1 내지 C15의 알콕시기, 치환 또는 비치환의 C6 내지 C24의 아릴기 또는 치환 또는 비치환의 C1 내지 C24의 헤테로 아릴기이고, n은 0 내지 6의 정수이고, m은 0 내지 6의 정수이고, n 및 m이 각각 2 이상의 정수인 경우, 복수개의 R31 및 R32는, 각각 독립적으로, 동일 또는 서로 상이할 수 있다.
구체적으로, 상기 화학식 A-9는 하기 화학식 A-9-1일 수 있다.
[화학식 A-9-1]
상기 화학식 A-9-1에 있어서, R33은 히드록시기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환의 C1 내지 C15의 알킬기, 치환 또는 비치환의 C1 내지 C15의 알콕시기, 치환 또는 비치환의 C6 내지 C24의 아릴기 또는 치환 또는 비치환의 C1 내지 C24의 헤테로 아릴기이고, n은 0 내지 6의 정수이고, n이 2 이상의 정수인 경우, 복수개의 R33은, 각각 독립적으로, 동일 또는 서로 상이할 수 있고,
Z는 >CR12R13, -NR14-, -PR15-, -O-, 또는 -S- 이고, R12 내지 R15는, 각각 독립적으로, 수소, 히드록시기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환의 C1 내지 C15의 알킬기, 치환 또는 비치환의 C1 내지 C15의 알콕시기, 치환 또는 비치환의 C6 내지 C24의 아릴기 또는 치환 또는 비치환의 C1 내지 C24의 헤테로 아릴기이다.
구체적으로, 상기 화학식 A-10은 하기 화학식 A-10-1일 수 있다.
[화학식 A-10-1]
상기 화학식 A-10-1에 있어서, R34 및 R35는, 각각 독립적으로, 히드록시기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환의 C1 내지 C15의 알킬기, 치환 또는 비치환의 C1 내지 C15의 알콕시기, 치환 또는 비치환의 C6 내지 C24의 아릴기 또는 치환 또는 비치환의 C1 내지 C24의 헤테로 아릴기이고, n은 0 내지 4의 정수이고, m은 0 내지 4의 정수이고, n 및 m이 각각 2 이상의 정수인 경우, 복수개의 R34 및 R35는, 각각 독립적으로, 동일 또는 서로 상이할 수 있고,
Z는 >CR12R13, -NR14-, -PR15-, -O-, 또는 -S- 이고, R12 내지 R15는, 각각 독립적으로, 수소, 히드록시기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환의 C1 내지 C15의 알킬기, 치환 또는 비치환의 C1 내지 C15의 알콕시기, 치환 또는 비치환의 C6 내지 C24의 아릴기 또는 치환 또는 비치환의 C1 내지 C24의 헤테로 아릴기이다.
보다 구체적으로, 상기 중합체의 A는 하기 화학식 7 또는 하기 화학식 8로 표시되는 구조를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 중합체에서 화학식 7로 표시되는 A 구조는 아래와 같다:
[화학식 7]
상기 화학식 7에 있어서, Ar1 내지 Ar4는, 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C24의 방향족 고리이고, *는 결합손을 나타낸다.
예를 들어, 상기 화학식 7로 표시되는 A 구조는 하기 화학식 9로 표시되는 구조를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다:
[화학식 9]
상기 화학식 9에 있어서, *는 결합손을 나타낸다.
본 발명의 중합체에서 화학식 8로 표시되는 A 구조는 아래와 같다:
[화학식 8]
상기 화학식 8에 있어서, R9 및 R10은, 각각 독립적으로, 히드록시기, 카복실기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C15의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C24의 아릴기이고,
n 및 m은 각각, 0 내지 3의 정수이고, n 및 m이 각각 2 이상의 정수인 경우, 복수개의 R9 및 R10은, 각각 독립적으로 서로 상이할 수 있고, 각각 결합하여 하나 이상의 치환 또는 비치환의 C3 내치 C24의 지방족 고리, 치환 또는 비치환의 C6 내지 C30의 방향족 고리 또는 치환 또는 C1 내지 C24의 복소환기를 형성할 수 있고, *는 결합손을 나타낸다.
예를 들어, 상기 화학식 8으로 표시되는 A 구조는 하기 화학식 10 또는 하기 화학식 11로 표시되는 구조를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다:
[화학식 10]
[화학식 11]
상기 화학식 10 및 11에 있어서, *는 결합손을 나타낸다.
본 발명에서 상기 중합체가 상기 A 구조를 포함함으로써 높은 탄소함량을 기반으로 산화성 짝지음(oxidative coupling) 반응을 통해 분자간 상호작용이 촉진되어 패킹(packing) 특성이 향상될 수 있고, 결과적으로 내에칭성 및 내화학성이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명에서, 상기 중합체의 B는 상기 화학식 2로 표시되는 구조를 포함하는 그룹으로서, 구체적으로, 상기 화학식 2에서 R1으로 표현되는 구조는, 2가의 구조로서, 하기 화학식 R1-1 내지 R1-6으로 표시되는 구조로 이루어진 군에서 선택되는 1종의 구조를 포함하는 것일 수 있으며, 하기 화학식 R1-1 내지 R1-6은 비치환된 구조이거나, 히드록시기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환의 C1 내지 C15의 알킬기, 치환 또는 비치환의 C1 내지 C15의 알콕시기, 치환 또는 비치환의 C6 내지 C24의 아릴기 또는 치환 또는 비치환의 C1 내지 C24의 헤테로 아릴기로 더 치환된 구조일 수 있다.
또한, 하기 R1-1 내지 R1-6에서, Z는 >CR16R17, -NR18-, -PR19-, -O-, 또는 -S- 이고, 상기 R16 내지 R19는, 각각 독립적으로, 수소, 히드록시기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환의 C1 내지 C15의 알킬기, 치환 또는 비치환의 C1 내지 C15의 알콕시기, 치환 또는 비치환의 C6 내지 C24의 아릴기 또는 치환 또는 비치환의 C1 내지 C24의 헤테로 아릴기일 수 있다.
[화학식 R1-1]
[화학식 R1-2]
[화학식 R1-3]
[화학식 R1-4]
[화학식 R1-5]
[화학식 R1-6]
구체적으로, 상기 화학식 R1-1은 하기 화학식 R1-1-1일 수 있다.
[화학식 R1-1-1]
상기 화학식 R1-1-1에 있어서, R36은 히드록시기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환의 C1 내지 C15의 알킬기, 치환 또는 비치환의 C1 내지 C15의 알콕시기, 치환 또는 비치환의 C6 내지 C24의 아릴기 또는 치환 또는 비치환의 C1 내지 C24의 헤테로 아릴기이고, n은 0 내지 6의 정수이고, n이 2 이상의 정수인 경우, 복수개의 R36은, 각각 독립적으로, 동일 또는 서로 상이할 수 있다.
구체적으로, 상기 화학식 R1-2는 하기 화학식 R1-2-1일 수 있다.
[화학식 R1-2-1]
상기 화학식 R1-2-1에 있어서, R37은 히드록시기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환의 C1 내지 C15의 알킬기, 치환 또는 비치환의 C1 내지 C15의 알콕시기, 치환 또는 비치환의 C6 내지 C24의 아릴기 또는 치환 또는 비치환의 C1 내지 C24의 헤테로 아릴기이고, n은 0 내지 8의 정수이고, n이 2 이상의 정수인 경우, 복수개의 R37은, 각각 독립적으로, 동일 또는 서로 상이할 수 있다.
구체적으로, 상기 화학식 R1-3은 하기 화학식 R1-3-1일 수 있다.
[화학식 R1-3-1]
상기 화학식 R1-3-1에 있어서, R38은 히드록시기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환의 C1 내지 C15의 알킬기, 치환 또는 비치환의 C1 내지 C15의 알콕시기, 치환 또는 비치환의 C6 내지 C24의 아릴기 또는 치환 또는 비치환의 C1 내지 C24의 헤테로 아릴기이고, n은 0 내지 10의 정수이고, n이 2 이상의 정수인 경우, 복수개의 R38은, 각각 독립적으로, 동일 또는 서로 상이할 수 있다.
구체적으로, 상기 화학식 A-4는 하기 화학식 R1-4-1일 수 있다.
[화학식 R1-4-1]
상기 화학식 R1-4-1에 있어서, R39 및 R40은, 각각 독립적으로, 히드록시기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환의 C1 내지 C15의 알킬기, 치환 또는 비치환의 C1 내지 C15의 알콕시기, 치환 또는 비치환의 C6 내지 C24의 아릴기 또는 치환 또는 비치환의 C1 내지 C24의 헤테로 아릴기이고, n은 0 내지 5의 정수이고, m은 0 내지 5의 정수이고, n 및 m이 각각 2 이상의 정수인 경우, 복수개의 R39 및 R40은, 각각 독립적으로, 동일 또는 서로 상이할 수 있다.
구체적으로, 상기 화학식 R1-5는 하기 화학식 R1-5-1일 수 있다.
[화학식 R1-5-1]
상기 화학식 R1-5-1에 있어서, R41은 히드록시기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환의 C1 내지 C15의 알킬기, 치환 또는 비치환의 C1 내지 C15의 알콕시기, 치환 또는 비치환의 C6 내지 C24의 아릴기 또는 치환 또는 비치환의 C1 내지 C24의 헤테로 아릴기이고, n은 0 내지 6의 정수이고, n이 2 이상의 정수인 경우, 복수개의 R41은, 각각 독립적으로, 동일 또는 서로 상이할 수 있고,
Z는 >CR16R17, -NR18-, -PR19-, -O-, 또는 -S- 이고, 상기 R16 내지 R19는, 각각 독립적으로, 수소, 히드록시기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환의 C1 내지 C15의 알킬기, 치환 또는 비치환의 C1 내지 C15의 알콕시기, 치환 또는 비치환의 C6 내지 C24의 아릴기 또는 치환 또는 비치환의 C1 내지 C24의 헤테로 아릴기이다.
구체적으로, 상기 화학식 R1-6는 하기 화학식 R1-6-1일 수 있다.
[화학식 R1-6-1]
상기 화학식 R1-6-1에 있어서, R42 및 R43은, 각각 독립적으로, 히드록시기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환의 C1 내지 C15의 알킬기, 치환 또는 비치환의 C1 내지 C15의 알콕시기, 치환 또는 비치환의 C6 내지 C24의 아릴기 또는 치환 또는 비치환의 C1 내지 C24의 헤테로 아릴기이고, n은 0 내지 4의 정수이고, m은 0 내지 4의 정수이고, n 및 m이 각각 2 이상의 정수인 경우, 복수개의 R42 및 R43은, 각각 독립적으로, 동일 또는 서로 상이할 수 있고,
Z는 >CR16R17, -NR18-, -PR19-, -O-, 또는 -S- 이고, 상기 R16 내지 R19는, 각각 독립적으로, 수소, 히드록시기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환의 C1 내지 C15의 알킬기, 치환 또는 비치환의 C1 내지 C15의 알콕시기, 치환 또는 비치환의 C6 내지 C24의 아릴기 또는 치환 또는 비치환의 C1 내지 C24의 헤테로 아릴기이다.
상기 중합체의 B로서, 상기 화학식 2로 표시되는 구조를 포함하는 그룹은 보다 구체적으로, 하기 화학식 3 내지 하기 화학식 6으로 표시되는 구조로 이루어진 군에서 선택되는 1종을 포함하는 것일 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 중합체에서 화학식 3으로 표시되는 B 구조는 아래와 같다:
[화학식 3]
상기 화학식 3에 있어서, R3은 적어도 1개 이상의 헤테로원자를 포함하는 C1 내지 C24의 치환 또는 비치환된 헤테로 고리이고, *는 결합손을 나타낸다.
예를 들어, 상기 화학식 3으로 표시되는 B 구조로는 하기와 같은 구조들이 있을 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다:
구체적으로, 본 발명의 중합체에서 화학식 4로 표시되는 B 구조는 아래와 같다:
[화학식 4]
상기 화학식 4에 있어서, R4는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C15의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C24의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C24의 헤테로 아릴기이고, R5는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C15의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C24의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C24의 헤테로 아릴기이고, X1은 질소(N), 산소(O), 또는 황(S)이고, k는 0 또는 1의 정수이고, *는 결합손을 나타낸다.
예를 들어, 상기 화학식 4로 표시되는 B 구조로는 하기와 같은 구조가 있을 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다:
구체적으로, 본 발명의 중합체에서 화학식 5로 표시되는 B 구조는 아래와 같다:
[화학식 5]
상기 화학식 5에 있어서, R6은 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C15의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C24의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C24의 헤테로 아릴기이고, R11은 C1 내지 C15의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C24의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C24의 헤테로 아릴기이고, X2는 질소(N), 산소(O), 또는 황(S)이고, k는 0 또는 1의 정수이고, *는 결합손을 나타낸다.
예를 들어, 상기 화학식 5로 표시되는 B 구조로는 하기와 같은 구조가 있을 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다:
구체적으로, 본 발명의 중합체에서 화학식 6으로 표시되는 B 구조는 아래와 같다:
[화학식 6]
상기 화학식 6에 있어서, R7 및 R8은, 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C24의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C24의 헤테로 아릴기이고, *는 결합손을 나타낸다.
예를 들어, 상기 화학식 6으로 표시되는 B 구조로는 하기와 같은 구조가 있을 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다:
본 발명에서, 상기 중합체가 상기 B 구조를 포함함으로써, 높은 탄소함량을 기반으로, 헤테로 원자를 포함하는 구성단위를 포함함으로써 산화성 짝지음(oxidative coupling) 반응을 향상시킬 수 있다. 또한 상기 헤테로 원자를 포함하는 구성단위에 펜던트 형태로 쉽게 회전이 가능한 유연한 연결고리를 추가 포함하여 노볼락 수지 구조의 유연성을 향상시킬 수 있고, 이를 통해 용해성이 향상되어 본 발명의 하드마스크용 조성물의 코팅성이 향상될 수 있다.
구체적으로, 상기 B 구조가 헤테로 원자(헤테로 고리)를 포함함으로써 산화성 짝지음(oxidative coupling) 반응을 통해 분자간 상호작용이 촉진되어 패킹(packing) 특성이 향상될 수 있고, 결과적으로 내에칭성 및 내화학성이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 중합체는 중량평균 분자량이 1000 내지 10000일 수 있고, 바람직하게는 1500 내지 5000일 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우 전술한 본 발명의 효과가 가장 우수하게 나타날 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 중합체의 함량은 본 발명의 목적을 달성할 수 있으면 별다른 제한이 없으나, 예를 들면, 조성물 총 중량을 기준으로 1 내지 30 중량%일 수 있고, 바람직하게는 5 내지 15 중량%일 수 있고, 더욱 바람직하게는 10 중량%일 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우, 전술한 본 발명의 효과가 가장 우수하게 나타낼 수 있다.
(b) 용매
본 발명의 실시예들에 따른 하드마스크용 조성물에 사용되는 용매는 특별히 제한되는 것은 아니며, 상술한 중합체에 충분한 용해성을 갖는 유기 용매를 포함할 수 있고, 필요에 따라 1종 이상의 용매를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 용매는 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트(propylene glycol monomethyl ether acetate; PGMEA), 프로필렌글리콜 모노메틸에테르(propylene glycol monomethyl ether; PGME), 사이클로헥사논, 사이클로펜타논, 에틸락테이트, 감마-부티로락톤(γGBL), 아세틸 아세톤(acetyl acetone)등을 포함할 수 있다.
상기 용매의 함량은 특별히 제한되지 않으며, 본 발명의 중합체 및 후술하는 추가 제제들을 제외한 잔량으로 포함될 수 있으며, 잔량이란 하드마스크 조성물 총 중량이 100 중량%가 되게 하는 것을 의미한다.
(c) 첨가제
본 발명의 하드마스크용 조성물은 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 첨가제는 하드마스크용 조성물의 특성에 영향을 주지 않는 측면에서 필요한 성분을 더 포함할 수 있으며, 구체적으로 가교제, 촉매 및 계면활성제 등을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 하드마스크 조성물을 사용한 패턴 형성 방법은 당업계의 통상적인 패턴 형성 방법에 준하여 수행될 수 있으며, 이하에서 미세 패턴의 형성 방법을 구체적으로 설명하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
예를 들어, 본 발명의 상술한 하드마스크용 조성물을 이용하여 하기의 방법으로 미세 패턴을 형성할 수 있다.
기판 위에 재료 층을 제공하는 단계;
상기 재료 층 위에 본 발명에 따른 하드마스크 조성물을 적용하는 단계;
상기 하드마스크 조성물을 열처리하여 하드마스크 층을 형성하는 단계;
상기 하드마스크 층 위에 박막층을 형성하는 단계;
상기 박막층 위에 포토레지스트 층을 형성하는 단계;
상기 포토레지스트 층을 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및
상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 박막층 및 상기 하드마스크 층을 선택적으로 제거하는 단계를 포함하는 패턴 형성 방법을 제공한다.
상기 패턴 형성 방법은 미세 패턴을 구현 가능할 수 있으며, 상기 방법은 복수 회 수행될 수 있다. 또한, 본 발명의 하드마스크 조성물은 기존 ArF를 이용한 리소그래피 방법, EUV 또는 EBL 리소그래피 방법, Self-Aligned Double Patterning (SADP) 프로세스 및 Litho-Etch-Litho-Etch (LELE) Process 와 같은 멀티플 패터닝 방법에 적용 가능하다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예들 및 비교예를 포함하는 실험예를 제시하나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 첨부된 특허청구범위를 제한하는 것이 아니며, 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 실시예에 대한 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
합성예: 중합체의 합성
합성예 1: 중합체 A-1
온도계, 콘덴서, 교반기, 적하 깔대기를 설치한 1L 3구 플라스크를 오일용기에 설치하고, 합성 모노머로 9,9-비스(4-히드록시페닐)플루오렌 35.0 g (0.1 mol), 4-(1H-피롤-1-일)벤즈알데히드 17.1 g (0.1 mol)을 반응기에 가하고 200 g의 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트(PGEMA)에 녹였다 그 후, 파라-톨루엔술폰산 수화물 0.38 g (0.002 mol)을 첨가하였다. 반응기 내부의 온도를 120℃로 유지하면서 12시간 교반하여 중합한 뒤, 중화제로 트리에탄올아민 0.45 g (0.003 mol)을 반응기에 첨가하여 상온에서 추가적으로 1시간을 교반하였다. 상온으로 냉각하여 얻어진 반응혼합물을 질량비 3:7의 증류수/메탄올을 이용하여 침전된 중합체를 여과하고, 감압증류하여 하기 중합체 A-1을 얻었다. 상기 중합체의 중량평균분자량(Mw)은 3200이었고, 분산도(Mw/Mn)는 1.8이었다.
A-1: 
합성예 2: 중합체 A-2
합성 모노머로 9,9-비스(4-히드록시페닐)플루오렌 35.0 g (0.1 mol), 4-(9H-카바졸-9-일)벤즈알데히드 27.1 g (0.1 mol)을 사용한 것을 제외하고는 합성예 1과 동일한 방법으로 하기 중합체 A-2를 얻었다. 상기 중합체의 중량평균분자량(Mw)은 2810이었고, 분산도(Mw/Mn)는 1.7이었다.
A-2: 
합성예 3: 중합체 A-3
합성 모노머로 9,9-비스(4-히드록시페닐)플루오렌 35.0 g (0.1 mol), 9,9'-디에틸-3,3'-비카바졸릴-6-카바알데히드 41.6 g (0.1 mol)을 사용한 것을 제외하고는 합성예 1과 동일한 방법으로 하기 중합체 A-3를 얻었다. 상기 중합체의 중량평균분자량(Mw)은 2640이었고, 분산도(Mw/Mn)는 1.8이었다.
A-3: 
합성예 4: 중합체 A-4
합성 모노머로 9,9-비스(4-히드록시페닐)플루오렌 35.0 g (0.1 mol), 인돌-3-카르복스알데히드 14.5g(0.1mol)을 사용한 것을 제외하고는 합성예 1과 동일한 방법으로 하기 중합체 A-4를 얻었다. 상기 중합체의 중량평균분자량(Mw)은 3070이었고, 분산도(Mw/Mn)는 1.8이었다.
A-4: 
합성예 5: 중합체 A-5
합성 모노머로 9,9-비스(4-히드록시페닐)플루오렌 35.0 g (0.1 mol), 인돌[3,2-b]카바졸-2-카바알데히드 28.2 g (0.1 mol)을 사용한 것을 제외하고는 합성예 1과 동일한 방법으로 하기 중합체 A-5를 얻었다. 상기 중합체의 중량평균분자량(Mw)은 2430이었고, 분산도(Mw/Mn)는 1.5이었다.
A-5: 
합성예 6: 중합체 A-6
합성 모노머로 1-나프톨 14.4 g (0.1 mol), 4-(9H-카바졸-9-일)벤즈알데히드 27.1 g (0.1 mol)을 사용한 것을 제외하고는 합성예 1과 동일한 방법으로 하기 중합체 A-6를 얻었다. 상기 중합체의 중량평균분자량(Mw)은 3420이었고, 분산도(Mw/Mn)는 1.8이었다.
A-6: 
합성예 7: 중합체 A-7
합성 모노머로 1-히드록시파이렌 21.8 g (0.1 mol), 4-(9H-카바졸-9-일)벤즈알데히드 27.1 g (0.1 mol)을 사용한 것을 제외하고는 합성예 1과 동일한 방법으로 하기 중합체 A-7를 얻었다. 상기 중합체의 중량평균분자량(Mw)은 2760이었고, 분산도(Mw/Mn)는 1.6이었다.
A-7: 
실시예 및 비교예: 하드마스크용 조성물의 제조
하기 표 1에 기재된 조성 및 함량(중량%)으로 통상적으로 사용되는 방법으로 하드마스크용 조성물을 제조하였다.
| (a) 중합체 | (b) 용매 | |||||
| 종류 | 함량 | 종류 | 함량 | 종류 | 함량 | |
| 실시예 1 | A-1 | 10 | C-1 | 90 | C-2 | - |
| 실시예 2 | A-2 | 10 | C-1 | 90 | C-2 | - |
| 실시예 3 | A-3 | 10 | C-1 | 90 | C-2 | - |
| 실시예 4 | A-4 | 10 | C-1 | 90 | C-2 | - |
| 실시예 5 | A-5 | 10 | C-1 | 81 | C-2 | 9 |
| 실시예 6 | A-6 | 10 | C-1 | 90 | C-2 | - |
| 실시예 7 | A-7 | 10 | C-1 | 90 | C-2 | - |
| 비교예 1 | B-1 | 10 | C-1 | 90 | C-2 | - |
| 비교예 2 | B-2 | 10 | C-1 | 90 | C-2 | - |
| 비교예 3 | B-3 | 10 | C-1 | 63 | C-2 | 27 |
중합체 A-1 내지 A-7: 합성예 1 내지 합성예 7에 따라 제조된 중합체
중합체 B-1: 
, 중량평균분자량(Mw) 2500, 분산도(Mw/Mn) 1.8
중합체 B-2: 
, 중량평균분자량(Mw) 3090, 분산도(Mw/Mn) 1.8
중합체 B-3 : 
, 중량평균분자량(Mw) 2280, 분산도(Mw/Mn) 1.5
용매 C-1 : 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트(propylene glycol monomethyl ether acetate; PGMEA)
용매 C-2 : 사이클로헥사논(cyclohexanone)
<실험예>
하기의 방법으로 표 1의 조성물로 형성된 하드마스크층 또는 하드마스크의 내에칭성, 코팅성 및 내화학성을 평가하였으며, 그 결과는 표 2에 기재하였다.
(1) 내에칭성 평가
상기 실시예 및 비교예들에 따른 조성물을 각각 실리콘 웨이퍼 위에 스핀-코팅 방법으로 코팅하고, 400℃에서 90초간 열처리하여 박막을 형성한 뒤, 초기 박막두께를 측정하였다. 형성된 각각의 막이 코팅된 웨이퍼를 건식 식각 장비(Dielectric etcher)를 사용하여 CF4/CHF3 혼합가스 조건으로 건식 식각하고, 박막두께를 측정하였다. 식각률(Etch rate, Å/min)은 초기 박막두께(Å)와 식각 후 박막두께(Å)의 차이를 식각 시간(min)으로 나누어 계산하였다.
(2) 코팅성 평가
상기 실시예 및 비교예들에 따른 조성물을 내에칭성 평가와 동일한 방법으로 스핀-코팅 및 열처리한 뒤, 전자현미경 및 육안으로 확인하여 코팅된 박막의 균일성을 평가하였다.
◎ : 코팅표면 불균일성 확인불가 (현미경)
○ : 코팅표면 불균일성 확인불가 (육안)
△ : 코팅표면 불균일성 국부 확인가능 (육안)
Ⅹ : 코팅표면 불균일성 전면 확인가능 (육안)
(3) 내화학성 평가
상기 실시예 및 비교예들에 따른 조성물을 내에칭성과 평가과 동일한 방법으로 스핀-코팅, 열처리하여 박막을 형성하였다. 형성된 박막이 코팅된 웨이퍼를 희석액(Thinner)이 함유된 샬레에 30초동안 담침하여 박막의 두께 변화를 측정하였다. 잔막률은 초기 박막두께(Å) 대비 담침 후, 박막두께(Å)를 나타낸 것이다.
◎ : 잔막률 95% 이상
○ : 잔막률 80% 이상 내지 95% 미만
△ : 잔막률 50% 이상 내지 80% 미만
Ⅹ : 잔막률 50% 미만 및 박막 떨어짐 현상 발생
| 내에칭성 식각률 (Å/min) |
코팅성 | 내화학성 | |
| 실시예 1 | 890 | ◎ | ◎ |
| 실시예 2 | 875 | ◎ | ◎ |
| 실시예 3 | 820 | ◎ | ◎ |
| 실시예 4 | 860 | ◎ | ◎ |
| 실시예 5 | 846 | ◎ | ◎ |
| 실시예 6 | 815 | ◎ | ◎ |
| 실시예 7 | 880 | ◎ | ◎ |
| 비교예 1 | 1102 | ○ | ◎ |
| 비교예 2 | 1090 | ◎ | ◎ |
| 비교예 3 | 960 | △ | △ |
상기 표 2를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 하드마스크용 조성물로부터 형성된 박막이 비교예와 비교했을 때, 내에칭성, 코팅성, 내화학성 면에서 전체적으로 균형있게 우수한 특성을 보여주었고, 특히 식각률이 800~890 Å/min으로서 내에칭성 면에서 우수한 성능을 확인할 수 있었다.
반면, 비교예 1 내지 3은 헤테로아릴 구조로부터 기인할 수 있는 내에칭성 향상이 일어나지 않는 구조이기 때문에, 식각률이 960 Å/min 이상으로 상대적으로 내에칭성 면에서 확연히 떨어지는 성능을 나타내었다. 또한, 비교예 1 및 3의 경우, 고온 열처리 시 발생하는 흄(fume)으로 인한 코팅 불량을 현미경을 통해 확인할 수 있었으며, 비교예 3의 경우, 내화학성 평가에서 잔막률이 낮았다.
Claims (12)
- (a) 하기 화학식 1로 표시되는 반복단위를 포함하는 중합체를 포함하는 하드마스크용 조성물.
[화학식 1]
(상기 화학식 1에 있어서,
A는 2가의 치환 또는 비치환된 C6 내지 C40의 방향족 고리 또는 2가의 치환 또는 비치환된 C1 내지 C40의 헤테로 방향족 고리를 포함하는 그룹이고,
B는 하기 화학식 2로 표시되는 구조를 포함하는 그룹이며,
n은 1 내지 50의 정수이다.)
[화학식 2]
(상기 화학식 2에 있어서,
R1은 치환된 C6 내지 C24의 아릴기 또는 치환된 C1 내지 C24의 헤테로 아릴기를 포함하고,
R2는 적어도 1개 이상의 헤테로원자를 포함하는 C1 내지 C24의 치환 또는 비치환된 헤테로 고리를 포함하며,
a는 0 또는 1의 정수이고,
*는 결합손을 나타낸다.)
- 청구항 1에 있어서,
상기 A는 하기 화학식 A-1 내지 A-10로 표시되는 구조로 이루어진 군에서 선택되는 1종의 구조를 포함하는 것으로, 2가의 구조인 것인, 하드마스크용 조성물.
[화학식 A-1]
[화학식 A-2]
[화학식 A-3]
[화학식 A-4]
[화학식 A-5]
[화학식 A-6]
[화학식 A-7]
[화학식 A-8]
[화학식 A-9]
[화학식 A-10]
(상기 화학식 A-1 내지 A-10은 비치환이거나, 히드록시기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환의 C1 내지 C15의 알킬기, 치환 또는 비치환의 C1 내지 C15의 알콕시기, 치환 또는 비치환의 C6 내지 C24의 아릴기 또는 치환 또는 비치환의 C1 내지 C24의 헤테로 아릴기로 더 치환된 구조이고,
상기 화학식 A-9 및 A-10에서, Z는 >CR12R13, -NR14-, -PR15-, -O-, 또는 -S- 이고,
상기 R12 내지 R15는, 각각 독립적으로, 수소, 히드록시기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환의 C1 내지 C15의 알킬기, 치환 또는 비치환의 C1 내지 C15의 알콕시기, 치환 또는 비치환의 C6 내지 C24의 아릴기 또는 치환 또는 비치환의 C1 내지 C24의 헤테로 아릴기이다.)
- 청구항 1에 있어서,
상기 A는 하기 화학식 7 또는 하기 화학식 8로 표시되는 구조를 포함하는 것인, 하드마스크용 조성물.
[화학식 7]
(상기 화학식 7에 있어서,
Ar1 내지 Ar4, 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C24의 방향족 고리이고,
*는 결합손을 나타낸다.)
[화학식 8]
(상기 화학식 8에 있어서,
R9 및 R10은, 각각 독립적으로, 히드록시기, 카복실기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C15의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C24의 아릴기이고,
n 및 m은 각각, 0 내지 3의 정수이고,
n 및 m이 각각 2 이상의 정수인 경우, 복수개의 R9 및 R10은, 각각 독립적으로 서로 상이할 수 있고, 각각 결합하여 하나 이상의 치환 또는 비치환의 C3 내치 C24의 지방족 고리, 치환 또는 비치환의 C6 내지 C30의 방향족 고리 또는 치환 또는 비치환의 C1 내지 C24의 복소환기를 형성할 수 있고,
*는 결합손을 나타낸다.)
- 청구항 3에 있어서,
상기 화학식 7로 표시되는 구조는 하기 화학식 9로 표시되는 구조를 포함하는 것인, 하드마스크용 조성물.
[화학식 9]
(상기 화학식 9에 있어서, *는 결합손을 나타낸다.)
- 청구항 3에 있어서,
상기 화학식 8으로 표시되는 구조는 하기 화학식 10 또는 하기 화학식 11로 표시되는 구조를 포함하는 것인, 하드마스크용 조성물.
[화학식 10]
[화학식 11]
(상기 화학식 10 및 11에 있어서, *는 결합손을 나타낸다.)
- 청구항 1에 있어서,
화학식 2에서 R1으로 표현되는 구조는, 하기 화학식 R1-1 내지 R1-6으로 표시되는 구조로 이루어진 군에서 선택되는 1종의 구조를 포함하는 것으로, 2가의 구조인 것인, 하드마스크용 조성물.
[화학식 R1-1]
[화학식 R1-2]
[화학식 R1-3]
[화학식 R1-4]
[화학식 R1-5]
[화학식 R1-6]
(상기 화학식 R1-1 내지 R1-6은 비치환이거나, 히드록시기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환의 C1 내지 C15의 알킬기, 치환 또는 비치환의 C1 내지 C15의 알콕시기, 치환 또는 비치환의 C6 내지 C24의 아릴기 또는 치환 또는 비치환의 C1 내지 C24의 헤테로 아릴기로 더 치환된 구조이고,
상기 화학식 R1-5 및 R1-6에서, Z는 >CR16R17, -NR18-, -PR19-, -O-, 또는 -S- 이고,
상기 R16 내지 R19는, 각각 독립적으로, 수소, 히드록시기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환의 C1 내지 C15의 알킬기, 치환 또는 비치환의 C1 내지 C15의 알콕시기, 치환 또는 비치환의 C6 내지 C24의 아릴기 또는 치환 또는 비치환의 C1 내지 C24의 헤테로 아릴기이다.)
- 청구항 1에 있어서,
상기 화학식 2로 표시되는 구조는 하기 화학식 3으로 표시되는 구조를 포함하는 것인, 하드마스크용 조성물.
[화학식 3]
(상기 화학식 3에 있어서,
R3은 적어도 1개 이상의 헤테로원자를 포함하는 C1 내지 C24의 치환 또는 비치환된 헤테로 고리이고,
*는 결합손을 나타낸다.)
- 청구항 1에 있어서,
상기 화학식 2로 표시되는 구조는 하기 화학식 4로 표시되는 구조를 포함하는 것인, 하드마스크용 조성물.
[화학식 4]
(상기 화학식 4에 있어서,
R4는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C15의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C24의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C24의 헤테로 아릴기이고,
R5는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C15의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C24의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C24의 헤테로 아릴기이고,
X1은 질소, 산소, 또는 황이고,
k는 0 또는 1의 정수이고,
*는 결합손을 나타낸다.)
- 청구항 1에 있어서,
상기 화학식 2로 표시되는 구조는 하기 화학식 5로 표시되는 구조를 포함하는 것인, 하드마스크용 조성물.
[화학식 5]
(상기 화학식 5에 있어서,
R6은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C15의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C24의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C24의 헤테로 아릴기이고,
R11은 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C15의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C24의 아릴기 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C24의 헤테로 아릴기이고,
X2는 질소, 산소, 또는 황이고,
k는 0 또는 1의 정수이고,
*는 결합손을 나타낸다.)
- 청구항 1에 있어서,
상기 화학식 2로 표시되는 구조는 하기 화학식 6로 표시되는 구조를 포함하는 것인, 하드마스크용 조성물.
[화학식 6]
(상기 화학식 6에 있어서,
R7 및 R8은, 각각 독립적으로, 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C15의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C24의 아릴기, 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C24의 헤테로 아릴기이고,
*는 결합손을 나타낸다.)
- 청구항 1에 있어서,
상기 하드마스크용 조성물은 용매를 포함하는 것인, 하드마스크용 조성물.
- 청구항 1에 있어서,
상기 하드마스크용 조성물은 첨가제를 더 포함하는 것인, 하드마스크용 조성물.
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| KR1020200021791A KR20210106812A (ko) | 2020-02-21 | 2020-02-21 | 하드마스크용 조성물 |
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| KR20210106812A true KR20210106812A (ko) | 2021-08-31 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160008930A (ko) | 2014-07-15 | 2016-01-25 | 삼성에스디아이 주식회사 | 하드마스크 조성물 및 상기 하드마스크 조성물을 사용하는 패턴형성방법 |
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2020
- 2020-02-21 KR KR1020200021791A patent/KR20210106812A/ko active Search and Examination
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