KR20220017241A - Hardmask composition and method of forming patterns - Google Patents

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KR20220017241A
KR20220017241A KR1020200097488A KR20200097488A KR20220017241A KR 20220017241 A KR20220017241 A KR 20220017241A KR 1020200097488 A KR1020200097488 A KR 1020200097488A KR 20200097488 A KR20200097488 A KR 20200097488A KR 20220017241 A KR20220017241 A KR 20220017241A
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Abstract

The present invention relates to a hard mask composition including a first structural unit represented by chemical formula 1 and a second structural unit represented by chemical formula 2, and a patterning method. In chemical formulae 1 and 2, each definition of A, B, L^1 and L^2 is the same as defined in the specification. The hard mask composition according to the present invention can ensure the etching resistance and film density of a hard mask layer at the same time.

Description

하드마스크 조성물 및 패턴 형성 방법{HARDMASK COMPOSITION AND METHOD OF FORMING PATTERNS}Hard mask composition and pattern formation method

하드마스크 조성물, 그리고 상기 하드마스크 조성물을 사용하는 패턴 형성 방법에 관한 것이다.It relates to a hardmask composition and a pattern forming method using the hardmask composition.

최근 반도체 산업은 수백 나노미터 크기의 패턴에서 수 내지 수십 나노미터 크기의 패턴을 가지는 초미세 기술로 발전하고 있다. 이러한 초미세 기술을 실현하기 위해서는 효과적인 리쏘그래픽 기법이 필수적이다.Recently, the semiconductor industry is developing from a pattern of several hundreds of nanometers to an ultra-fine technology having a pattern of several to tens of nanometers. An effective lithographic technique is essential to realize such ultra-fine technology.

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

근래, 형성하고자 하는 패턴의 크기가 감소함에 따라 상술한 전형적인 리쏘그래픽 기법만으로는 양호한 프로파일을 가진 미세 패턴을 형성하기 어렵다. 이에 따라 식각하고자 하는 재료층과 포토레지스트 층 사이에 일명 하드마스크 층(hardmask layer)이라고 불리는 보조층을 형성하여 미세 패턴을 형성할 수 있다.Recently, as the size of a pattern to be formed is reduced, it is difficult to form a fine pattern having a good profile using only the above-described typical lithographic technique. Accordingly, a fine pattern may be formed by forming an auxiliary layer called a hardmask layer between the material layer to be etched and the photoresist layer.

일 구현예는 하드마스크 층에 효과적으로 적용할 수 있는 하드마스크 조성물을 제공한다.One embodiment provides a hardmask composition that can be effectively applied to a hardmask layer.

다른 구현예는 상기 하드마스크 조성물을 사용한 패턴 형성 방법을 제공한다.Another embodiment provides a pattern forming method using the hard mask composition.

일 구현예에 따르면, 하기 화학식 1로 표현되는 제1 구조단위 및 하기 화학식 2로 표현되는 제2 구조단위를 포함하는 중합체; 및 용매를 포함하는 하드마스크 조성물을 제공한다.According to an embodiment, a polymer comprising a first structural unit represented by the following Chemical Formula 1 and a second structural unit represented by the following Chemical Formula 2; And it provides a hard mask composition comprising a solvent.

[화학식 1] [화학식 2][Formula 1] [Formula 2]

Figure pat00001
Figure pat00002
Figure pat00001
Figure pat00002

상기 화학식 1 및 화학식 2에서,In Formula 1 and Formula 2,

A는 적어도 하나의 히드록시기로 치환된 파이렌 모이어티이고,A is a pyrene moiety substituted with at least one hydroxy group,

B는 하기 화학식 3으로 표현되는 모이어티이고,B is a moiety represented by the following formula (3),

L1 및 L2는 각각 독립적으로 하기 화학식 4로 표현되는 2가의 유기기이다.L 1 and L 2 are each independently a divalent organic group represented by Formula 4 below.

[화학식 3][Formula 3]

Figure pat00003
Figure pat00003

상기 화학식 3에서, In Formula 3,

Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 방향족 고리이다.Ar 1 and Ar 2 are each independently a substituted or unsubstituted C6 to C30 aromatic ring.

[화학식 4][Formula 4]

Figure pat00004
Figure pat00004

상기 화학식 4에서, In Formula 4,

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

R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐기, 니트로기, 아미노기, 히드록시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 또는 이들의 조합이고, R 1 to R 4 are each independently hydrogen, deuterium, a halogen group, a nitro group, an amino group, a hydroxy group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, or a combination thereof,

R1 및 R2는 각각 독립적으로 존재하거나 서로 연결되어 고리를 형성하고,R 1 and R 2 are each independently present or linked to each other to form a ring,

R3 및 R4는 각각 독립적으로 존재하거나 서로 연결되어 고리를 형성하고,R 3 and R 4 are each independently present or linked to each other to form a ring,

n은 0 또는 1이고, m은 0 내지 3의 정수이고,n is 0 or 1, m is an integer from 0 to 3,

*는 중합체 내 다른 모이어티와의 연결지점이다.* is the point of connection with other moieties in the polymer.

A는 하기 화학식 2-1 내지 2-3에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.A may be any one selected from the following Chemical Formulas 2-1 to 2-3.

[화학식 2-1] [화학식 2-2] [Formula 2-1] [Formula 2-2]

Figure pat00005
Figure pat00006
Figure pat00005
Figure pat00006

[화학식 2-3][Formula 2-3]

Figure pat00007
Figure pat00007

상기 화학식 2-1 내지 2-3에서,In Formulas 2-1 to 2-3,

R5는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴옥시기, 할로겐기, 시아노기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기 또는 이들의 조합이고,R 5 is a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkoxy group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryloxy group, a halogen group, a cyano group, an amino group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkylamino group, a substituted or unsubstituted a C1 to C10 alkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroalkyl group, or a combination thereof;

a는 0 내지 3의 정수이다.a is an integer from 0 to 3.

Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 벤젠, 치환 또는 비치환된 나프탈렌, 치환 또는 비치환된 안트라센, 치환 또는 비치환된 페난트렌, 치환 또는 비치환된 파이렌, 치환 또는 비치환된 테트라센, 치환 또는 비치환된 벤조페난트렌, 치환 또는 비치환된 벤조안트라센, 치환 또는 비치환된 크리센, 치환 또는 비치환된 트라이페닐렌 또는 이들의 조합일 수 있다.Ar 1 and Ar 2 are each independently substituted or unsubstituted benzene, substituted or unsubstituted naphthalene, substituted or unsubstituted anthracene, substituted or unsubstituted phenanthrene, substituted or unsubstituted pyrene, substituted or unsubstituted tetracene, substituted or unsubstituted benzophenanthrene, substituted or unsubstituted benzoanthracene, substituted or unsubstituted chrysene, substituted or unsubstituted triphenylene, or a combination thereof.

Ar1 및 Ar2 중 적어도 하나는, 적어도 하나의 히드록시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴옥시기, 할로겐기, 시아노기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬아미노기 또는 이들의 조합으로 치환될 수 있다.At least one of Ar 1 and Ar 2 is at least one hydroxyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkoxy group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryloxy group, a halogen group, a cyano group, an amino group, a substituted or unsubstituted It may be substituted with a C1 to C30 alkylamino group or a combination thereof.

상기 화학식 3으로 표현되는 모이어티는 하기 화학식 3-1 내지 3-3 중 어느 하나로 표현될 수 있다.The moiety represented by Formula 3 may be represented by any one of Formulas 3-1 to 3-3 below.

[화학식 3-1] [화학식 3-2] [Formula 3-1] [Formula 3-2]

Figure pat00008
Figure pat00009
Figure pat00008
Figure pat00009

[화학식 3-3] [Formula 3-3]

Figure pat00010
Figure pat00010

상기 화학식 3-1 내지 3-3에서,In Formulas 3-1 to 3-3,

R6 및 R7은 각각 독립적으로 히드록시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴옥시기, 할로겐기, 시아노기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬아미노기 또는 이들의 조합이고,R 6 and R 7 are each independently a hydroxyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkoxy group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryloxy group, a halogen group, a cyano group, an amino group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 group an alkylamino group or a combination thereof,

b 및 c는 각각 독립적으로 0 내지 5의 정수이되, b 및 c의 합은 1 내지 10의 정수이다.b and c are each independently an integer of 0 to 5, but the sum of b and c is an integer of 1 to 10.

R6 및 R7은 각각 독립적으로 히드록시기, 치환 또는 비치환된 메톡시기, 치환 또는 비치환된 에톡시기, 치환 또는 비치환된 프로폭시기, 치환 또는 비치환된 부톡시기, 치환 또는 비치환된 펜톡시기 또는 이들의 조합일 수 있다.R 6 and R 7 are each independently a hydroxyl group, a substituted or unsubstituted methoxy group, a substituted or unsubstituted ethoxy group, a substituted or unsubstituted propoxy group, a substituted or unsubstituted butoxy group, a substituted or unsubstituted pentoxy group period or a combination thereof.

X는 하기 그룹 1에서 선택되는 치환 또는 비치환된 어느 하나일 수 있다.X may be any one of substituted or unsubstituted selected from the following group 1.

[그룹 1][Group 1]

Figure pat00011
Figure pat00011

상기 그룹 1에서, In group 1,

W는 단일 결합, 산소(-O-), 황(-S-), -SO2-, 치환 또는 비치환된 에테닐렌, 카보닐(-C(=O)-), CRaRb, NRc 또는 이들의 조합이고,W is a single bond, oxygen (-O-), sulfur (-S-), -SO 2 -, substituted or unsubstituted ethenylene, carbonyl (-C(=O)-), CR a R b , NR c or a combination thereof,

Ra 내지 Rc는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 카복실기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 옥소알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시카보닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고,R a to R c are each independently hydrogen, halogen, a carboxyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 oxoalkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkoxycarbonyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkoxy group, A substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroalkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to a C30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkenyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 heterocyclic group, or a combination thereof;

p는 1 내지 30의 정수이고,p is an integer from 1 to 30,

*는 화학식 4의 중합체 내 다른 모이어티와의 연결지점이다.* is the point of connection with other moieties in the polymer of formula (4).

R1 내지 R4는 모두 수소이거나; R1 내지 R4는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 또는 이들의 조합일 수 있으며, 바람직하게는 R1 내지 R4가 모두 수소일 수 있다.R 1 to R 4 are all hydrogen; R 1 to R 4 may each independently be a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, or a combination thereof, preferably R 1 to R 4 may all be hydrogen have.

m 및 n은 서로 같은 정수일 수 있다.m and n may be the same integer.

상기 화학식 4는 하기 화학식 4-1 또는 4-2로 표현될 수 있다.Formula 4 may be represented by Formula 4-1 or 4-2 below.

[화학식 4-1][Formula 4-1]

Figure pat00012
Figure pat00012

[화학식 4-2][Formula 4-2]

Figure pat00013
Figure pat00013

상기 화학식 4-1 및 4-2에서,In Formulas 4-1 and 4-2,

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

R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐기, 니트로기, 아미노기, 히드록시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 또는 이들의 조합이고, R 1 to R 4 are each independently hydrogen, deuterium, a halogen group, a nitro group, an amino group, a hydroxy group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, or a combination thereof,

R1 및 R2는 각각 독립적으로 존재하거나 서로 연결되어 고리를 형성하고,R 1 and R 2 are each independently present or linked to each other to form a ring,

R3 및 R4는 각각 독립적으로 존재하거나 서로 연결되어 고리를 형성하고,R 3 and R 4 are each independently present or linked to each other to form a ring,

*는 중합체 내 다른 모이어티와의 연결지점이다.* is the point of connection with other moieties in the polymer.

L1 및 L2는 각각 독립적으로 하기 그룹 2에서 선택되는 어느 하나일 수 있다.L 1 and L 2 may each independently be any one selected from Group 2 below.

[그룹 2] [Group 2]

Figure pat00014
Figure pat00014

상기 그룹 2에서, *는 중합체 내 다른 모이어티와의 연결지점이다.In group 2 above, * is the point of connection with other moieties in the polymer.

L1 및 L2는 서로 같을 수 있다.L 1 and L 2 may be the same as each other.

다른 구현예에 따르면, 재료 층 위에 상술한 하드마스크 조성물을 도포하고 열처리하여 하드마스크 층을 형성하는 단계, 상기 하드마스크 층 위에 포토레지스트 층을 형성하는 단계, 상기 포토레지스트 층을 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 하드마스크 층을 선택적으로 제거하고 상기 재료 층의 일부를 노출하는 단계, 그리고 상기 재료 층의 노출된 부분을 식각하는 단계를 포함하는 패턴 형성 방법을 제공한다.According to another embodiment, applying the above-described hardmask composition on a material layer and heat-treating to form a hardmask layer, forming a photoresist layer on the hardmask layer, exposing and developing the photoresist layer to photoresist Forming a pattern comprising forming a resist pattern, selectively removing the hardmask layer using the photoresist pattern and exposing a portion of the material layer, and etching the exposed portion of the material layer provide a way

하드마스크 층의 내식각성 및 막밀도를 동시에 확보할 수 있다.It is possible to simultaneously secure the etch resistance and the film density of the hard mask layer.

이하, 본 발명의 구현예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 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.

이하 본 명세서에서 특별한 정의가 없는 한, '치환된'이란, 화합물 중의 수소 원자가 중수소, 할로겐 원자(F, Br, Cl, 또는 I), 히드록시기, 니트로기, 시아노기, 아미노기, 아지도기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 카르보닐기, 카르바밀기, 티올기, 에스테르기, 카르복실기나 그의 염, 술폰산기나 그의 염, 인산이나 그의 염, C1 내지 C30 알킬기, C2 내지 C30 알케닐기, C2 내지 C30 알키닐기, C6 내지 C30 아릴기, C7 내지 C30 아릴알킬기, C1 내지 C30 알콕시기, C1 내지 C20 헤테로알킬기, C3 내지 C20 헤테로아릴알킬기, C3 내지 C30 사이클로알킬기, C3 내지 C15 사이클로알케닐기, C6 내지 C15 사이클로알키닐기, C2 내지 C30 헤테로고리기 및 이들의 조합에서 선택된 치환기로 치환된 것을 의미한다.Hereinafter, unless otherwise defined herein, 'substituted' means that a hydrogen atom in a compound is deuterium, a halogen atom (F, Br, Cl, or I), a hydroxy group, a nitro group, a cyano group, an amino group, an azido group, an amidino group group, hydrazino group, hydrazono group, carbonyl group, carbayl group, thiol group, ester group, carboxyl group or its salt, sulfonic acid group or its salt, phosphoric acid or its salt, C1 to C30 alkyl group, C2 to C30 alkenyl group, C2 to C30 alkynyl group, C6 to C30 aryl group, C7 to C30 arylalkyl group, C1 to C30 alkoxy group, C1 to C20 heteroalkyl group, C3 to C20 heteroarylalkyl group, C3 to C30 cycloalkyl group, C3 to C15 cycloalkenyl group, C6 to It means substituted with a substituent selected from a C15 cycloalkynyl group, a C2 to C30 heterocyclic group, and combinations thereof.

또한 상기 치환된 할로겐 원자(F, Br, Cl, 또는 I), 히드록시기, 니트로기, 시아노기, 아미노기, 아지도기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 카르보닐기, 카르바밀기, 티올기, 에스테르기, 카르복실기나 그의 염, 술폰산기나 그의 염, 인산이나 그의 염, C1 내지 C30 알킬기, C2 내지 C30 알케닐기, C2 내지 C30 알키닐기, C6 내지 C30 아릴기, C7 내지 C30 아릴알킬기, C1 내지 C30 알콕시기, C1 내지 C20 헤테로알킬기, C3 내지 C20 헤테로아릴알킬기, C3 내지 C30 사이클로알킬기, C3 내지 C15의 사이클로알케닐기, C6 내지 C15 사이클로알키닐기, C2 내지 C30 헤테로고리기 중 인접한 두 개의 치환기가 융합되어 고리를 형성할 수도 있다. 예를 들어, 상기 치환된 C6 내지 C30 아릴기는 인접한 또 다른 치환된 C6 내지 C30 아릴기와 융합되어 치환 또는 비치환된 플루오렌 고리를 형성할 수 있다.In addition, the substituted halogen atom (F, Br, Cl, or I), a hydroxyl group, a nitro group, a cyano group, an amino group, an azido group, an amidino group, a hydrazino group, a hydrazono group, a carbonyl group, a carbamyl group, a thiol group , ester group, carboxyl group or its salt, sulfonic acid group or its salt, phosphoric acid or its salt, C1 to C30 alkyl group, C2 to C30 alkenyl group, C2 to C30 alkynyl group, C6 to C30 aryl group, C7 to C30 arylalkyl group, C1 to two adjacent substituents of a C30 alkoxy group, a C1 to C20 heteroalkyl group, a C3 to C20 heteroarylalkyl group, a C3 to C30 cycloalkyl group, a C3 to C15 cycloalkenyl group, a C6 to C15 cycloalkynyl group, and a C2 to C30 heterocyclic group They can also be fused to form rings. For example, the substituted C6 to C30 aryl group may be fused with another adjacent substituted C6 to C30 aryl group to form a substituted or unsubstituted fluorene ring.

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

본 명세서에서 “방향족 고리”는 단일 고리; 2개 이상의 방향족 고리가 축합된 축합 방향족고리; 2개 이상의 방향족 고리가 단일 결합, C1 내지 C5 알킬렌기, O 또는 C(=O)에 의해 연결된 비축합 방향족 고리 또는 이들의 조합을 포함하는 것이다.As used herein, "aromatic ring" refers to a single ring; a condensed aromatic ring in which two or more aromatic rings are condensed; Two or more aromatic rings include a single bond, a C1 to C5 alkylene group, a non-condensed aromatic ring connected by O or C(=O), or a combination thereof.

본 명세서에서 "헤테로고리"는 헤테로방향족 고리를 포함하는 개념이며, 이에 추가하여 방향족 고리, 지방족 고리, 이들의 융합고리 또는 이들의 조합과 같은 고리 화합물 내에서 탄소(C) 대신에 N, O, S, P 및 Si에서 선택되는 헤테로 원자를 적어도 한 개 함유하는 것을 의미한다. 상기 헤테로고리가 융합고리인 경우, 상기 헤테로고리 전체 또는 각각의 고리마다 헤테로 원자를 한 개 이상 포함할 수 있다.In the present specification, "heterocycle" is a concept including a heteroaromatic ring, and in addition, N, O instead of carbon (C) in a ring compound such as an aromatic ring, an aliphatic ring, a fused ring thereof, or a combination thereof It means containing at least one hetero atom selected from S, P and Si. When the heterocycle is a fused ring, the entire heterocycle or each ring may include one or more heteroatoms.

본 명세서에서 "아릴기(aryl group)"는 탄화수소 방향족 모이어티를 하나 이상 갖는 그룹을 의미하며 넓게는 탄화수소 방향족 모이어티들이 단일 결합으로 연결된 형태 및 탄화수소 방향족 모이어티들이 직접 또는 간접적으로 융합된 비방향족 융합 고리 또한 포함한다. 아릴기는 모노사이클릭, 폴리사이클릭 또는 융합된 폴리사이클릭(즉, 탄소원자들의 인접한 쌍들을 나눠 가지는 고리) 작용기를 포함한다.As used herein, the term “aryl group” refers to a group having one or more hydrocarbon aromatic moieties, and broadly refers to a form in which hydrocarbon aromatic moieties are connected by a single bond and a non-aromatic hydrocarbon aromatic moiety directly or indirectly fused to Also included are fused rings. Aryl groups include monocyclic, polycyclic or fused polycyclic (ie, rings bearing adjacent pairs of carbon atoms) functional groups.

본 명세서에서 "헤테로고리기(heterocyclic group)"는 헤테로아릴기를 포함하는 개념이며, 이에 추가하여 아릴기, 사이클로알킬기, 이들의 융합고리 또는 이들의 조합과 같은 고리 화합물 내에서 탄소(C) 대신에 N, O, S, P 및 Si에서 선택되는 헤테로 원자를 적어도 한 개 함유하는 것을 의미한다. 상기 헤테로고리기가 융합고리인 경우, 상기 헤테로고리기 전체 또는 각각의 고리마다 헤테로 원자를 한 개 이상 포함할 수 있다.In the present specification, "heterocyclic group" is a concept including a heteroaryl group, in addition to carbon (C) in a ring compound such as an aryl group, a cycloalkyl group, a fused ring thereof, or a combination thereof It means containing at least one hetero atom selected from N, O, S, P and Si. When the heterocyclic group is a fused ring, the entire heterocyclic group or each ring may include one or more heteroatoms.

보다 구체적으로, 치환 또는 비치환된 아릴기는 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 안트라세닐기, 치환 또는 비치환된 페난트릴기, 치환 또는 비치환된 플루오레닐기, 치환 또는 비치환된 나프타세닐기, 치환 또는 비치환된 피레닐기, 치환 또는 비치환된 바이페닐기, 치환 또는 비치환된 터페닐기, 치환 또는 비치환된 쿼터페닐기, 치환 또는 비치환된 크리세닐기, 치환 또는 비치환된 트리페닐레닐기, 치환 또는 비치환된 페릴레닐기, 치환 또는 비치환된 인데닐기, 이들의 조합 또는 이들의 조합이 융합된 형태일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.More specifically, a substituted or unsubstituted aryl group is a substituted or unsubstituted phenyl group, a substituted or unsubstituted naphthyl group, a substituted or unsubstituted anthracenyl group, a substituted or unsubstituted phenanthryl group, a substituted or unsubstituted flu Orenyl group, substituted or unsubstituted naphthacenyl group, substituted or unsubstituted pyrenyl group, substituted or unsubstituted biphenyl group, substituted or unsubstituted terphenyl group, substituted or unsubstituted quaterphenyl group, substituted or unsubstituted cri A cenyl group, a substituted or unsubstituted triphenylenyl group, a substituted or unsubstituted perylenyl group, a substituted or unsubstituted indenyl group, a combination thereof, or a combination thereof may be in a fused form, but is not limited thereto. .

보다 구체적으로, 치환 또는 비치환된 헤테로고리기는, 치환 또는 비치환된 퓨라닐기, 치환 또는 비치환된 티오페닐기, 치환 또는 비치환된 피롤릴기, 치환 또는 비치환된 피라졸릴기, 치환 또는 비치환된 이미다졸일기, 치환 또는 비치환된 트리아졸일기, 치환 또는 비치환된 옥사졸일기, 치환 또는 비치환된 티아졸일기, 치환 또는 비치환된 옥사디아졸일기, 치환 또는 비치환된 티아디아졸일기, 치환 또는 비치환된 피리디닐기, 치환 또는 비치환된 피리미디닐기, 치환 또는 비치환된 피라지닐기, 치환 또는 비치환된 트리아지닐기, 치환 또는 비치환된 벤조퓨라닐기, 치환 또는 비치환된 벤조티오페닐기, 치환 또는 비치환된 벤즈이미다졸일기, 치환 또는 비치환된 인돌일기, 치환 또는 비치환된 퀴놀리닐기, 치환 또는 비치환된 이소퀴놀리닐기, 치환 또는 비치환된 퀴나졸리닐기, 치환 또는 비치환된 퀴녹살리닐기, 치환 또는 비치환된 나프티리디닐기, 치환 또는 비치환된 벤즈옥사진일기, 치환 또는 비치환된 벤즈티아진일기, 치환 또는 비치환된 아크리디닐기, 치환 또는 비치환된 페나진일기, 치환 또는 비치환된 페노티아진일기, 치환 또는 비치환된 페녹사진일기, 치환 또는 비치환된 디벤조퓨란일기, 치환 또는 비치환된 디벤조티오페닐기, 치환 또는 비치환된 카바졸릴기, 치환 또는 비치환된 피리도인돌일기, 치환 또는 비치환된 벤조피리도옥사진일기, 치환 또는 비치환된 벤조피리도티아진일기, 치환 또는 비치환된 9,9-디메틸9,10디히드로아크리딘일기, 이들의 조합 또는 이들의 조합이 융합된 형태일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. More specifically, the substituted or unsubstituted heterocyclic group is a substituted or unsubstituted furanyl group, a substituted or unsubstituted thiophenyl group, a substituted or unsubstituted pyrrolyl group, a substituted or unsubstituted pyrazolyl group, a substituted or unsubstituted imidazolyl group, substituted or unsubstituted triazolyl group, substituted or unsubstituted oxazolyl group, substituted or unsubstituted thiazolyl group, substituted or unsubstituted oxadiazolyl group, substituted or unsubstituted thiadiazole Diyl, substituted or unsubstituted pyridinyl group, substituted or unsubstituted pyrimidinyl group, substituted or unsubstituted pyrazinyl group, substituted or unsubstituted triazinyl group, substituted or unsubstituted benzofuranyl group, substituted or unsubstituted A substituted or unsubstituted benzothiophenyl group, a substituted or unsubstituted benzimidazolyl group, a substituted or unsubstituted indolyl group, a substituted or unsubstituted quinolinyl group, a substituted or unsubstituted isoquinolinyl group, a substituted or unsubstituted quinazolyl group Nyl group, substituted or unsubstituted quinoxalinyl group, substituted or unsubstituted naphthyridinyl group, substituted or unsubstituted benzoxazinyl group, substituted or unsubstituted benzthiazinyl group, substituted or unsubstituted acridinyl group, substituted Or an unsubstituted phenazinyl group, a substituted or unsubstituted phenothiazinyl group, a substituted or unsubstituted phenoxazinyl group, a substituted or unsubstituted dibenzofuranyl group, a substituted or unsubstituted dibenzothiophenyl group, a substituted or unsubstituted A substituted carbazolyl group, a substituted or unsubstituted pyridoindolyl group, a substituted or unsubstituted benzopyridooxazinyl group, a substituted or unsubstituted benzopyridothiazinyl group, a substituted or unsubstituted 9,9-dimethyl9 ,10 dihydroacridinyl group, a combination thereof, or a combination thereof may be in a fused form, but is not limited thereto.

본 명세서에서 “아릴렌기”는 위에서 정의한 치환 또는 비치환된 아릴기에서 연결기가 2개 있는 것을 의미하는 것이며, 예를 들어, 치환 또는 비치환된 페닐렌기, 치환 또는 비치환된 나프탈렌기, 치환 또는 비치환된 안트라세닐렌기, 치환 또는 비치환된 페난트릴렌기, 치환 또는 비치환된 나프타세닐렌기, 치환 또는 비치환된 피레닐렌기, 치환 또는 비치환된 바이페닐렌기, 치환 또는 비치환된 터페닐렌기, 치환 또는 비치환된 쿼터페닐렌기, 치환 또는 비치환된 크리세닐렌기, 치환 또는 비치환된 트리페닐레닐렌기, 치환 또는 비치환된 페릴레닐렌기, 치환 또는 비치환된 인데닐렌기, 이들의 조합 또는 이들의 조합이 축합된 형태일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.As used herein, "arylene group" means that there are two linking groups in the substituted or unsubstituted aryl group as defined above, for example, a substituted or unsubstituted phenylene group, a substituted or unsubstituted naphthalene group, a substituted or Unsubstituted anthracenylene group, substituted or unsubstituted phenanthrylene group, substituted or unsubstituted naphthacenylene group, substituted or unsubstituted pyrenylene group, substituted or unsubstituted biphenylene group, substituted or unsubstituted terphenyl Rene group, substituted or unsubstituted quaterphenylene group, substituted or unsubstituted chrysenylene group, substituted or unsubstituted triphenylenylene group, substituted or unsubstituted perylenylene group, substituted or unsubstituted indenylene group, these A combination of or a combination thereof may be in a condensed form, but is not limited thereto.

또한, 본 명세서에서, 중합체는 올리고머(oligomer)와 중합체(polymer)를 포함한 것을 의미한다. In addition, in this specification, the polymer means including an oligomer and a polymer.

이하 일 구현예에 따른 하드마스크 조성물을 설명한다.Hereinafter, a hard mask composition according to an embodiment will be described.

일 구현예에 따른 하드마스크 조성물은 중합체 및 용매를 포함한다.A hardmask composition according to an embodiment includes a polymer and a solvent.

상기 중합체는 적어도 하나의 히드록시기로 치환된 방향족 고리를 포함하는 제1 구조단위; 및 상기 제1 구조단위와 다르고, 복수 개의 방향족 고리들이 단일 결합으로 연결된 모이어티를 포함하는 제2 구조단위를 포함할 수 있다. The polymer may include a first structural unit comprising an aromatic ring substituted with at least one hydroxyl group; and a second structural unit different from the first structural unit and including a moiety in which a plurality of aromatic rings are connected by a single bond.

상기 제1 구조단위는 적어도 하나의 히드록시기로 치환된 축합 방향족 고리를 포함할 수 있고, 예컨대 적어도 하나의 히드록시기로 치환된 파이렌을 포함할 수 있다. 이에 따라, 중합체의 용매에 대한 용해도가 개선될 수 있고, 중합체는 용액으로 준비되어 스핀-온 코팅과 같은 용액 공정에 의해 중합체 층으로 효과적으로 형성될 수 있다. 또한, 형성된 중합체 층은 높은 내열성 및 내식각성으로 인해 후속 고온 공정에서 열에 의한 손상을 줄이거나 방지할 수 있고, 후속 식각 공정에서 노출되는 식각 가스에 의한 손상을 줄이거나 방지할 수 있다.The first structural unit may include a condensed aromatic ring substituted with at least one hydroxyl group, for example, pyrene substituted with at least one hydroxyl group. Accordingly, the solubility of the polymer in the solvent can be improved, and the polymer can be prepared as a solution and effectively formed into a polymer layer by a solution process such as spin-on coating. In addition, the formed polymer layer may reduce or prevent thermal damage in a subsequent high-temperature process due to high heat resistance and etch resistance, and may reduce or prevent damage by an etching gas exposed in a subsequent etching process.

일 예로, 상기 제1 구조단위는 하기 화학식 1로 표현될 수 있다,As an example, the first structural unit may be represented by the following Chemical Formula 1,

[화학식 1] [Formula 1]

Figure pat00015
Figure pat00015

상기 화학식 1에서,In Formula 1,

A는 적어도 하나의 히드록시기로 치환된 파이렌 모이어티이고,A is a pyrene moiety substituted with at least one hydroxy group,

L1은 2가의 유기기이다.L 1 is a divalent organic group.

일 예로, A는 하나의 히드록시기로 치환된 파이렌 모이어티일 수 있다. 중합체는 제1 구조단위에 1개의 히드록시기를 가지는 파이렌 모이어티를 포함함으로써, 1개 이상의 히드록시기를 가지는 파이렌 모이어티를 포함하는 중합체보다, CFx 식각 가스 및/또는 N2/O2 혼합 가스에 대한 내식각성이 더욱 높은 중합체 층을 형성할 수 있다.For example, A may be a pyrene moiety substituted with one hydroxyl group. The polymer contains a pyrene moiety having one hydroxyl group in the first structural unit, so that the CFx etching gas and/or N 2 /O 2 mixed gas is more resistant to the polymer than the polymer including the pyrene moiety having one or more hydroxyl groups. It is possible to form a polymer layer having a higher etch resistance to the etchant.

상기 A는 히드록시기 외의 다른 치환기로 더 치환되거나 더 치환되지 않을 수 있다. 상기 히드록시기 외의 다른 치환기의 종류 및 개수는 한정되지 않는다.A may be further substituted or unsubstituted with a substituent other than a hydroxyl group. The type and number of substituents other than the hydroxyl group are not limited.

일 예로, A는 하기 화학식 2-1 내지 2-3에서 선택되는 어느 하나일 수 있다. For example, A may be any one selected from the following Chemical Formulas 2-1 to 2-3.

[화학식 2-1] [화학식 2-2] [Formula 2-1] [Formula 2-2]

Figure pat00016
Figure pat00017
Figure pat00016
Figure pat00017

[화학식 2-3][Formula 2-3]

Figure pat00018
Figure pat00018

상기 화학식 2-1 내지 2-3에서,In Formulas 2-1 to 2-3,

R5는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴옥시기, 할로겐기, 시아노기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 또는 이들의 조합이고,R 5 is a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkoxy group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryloxy group, a halogen group, a cyano group, an amino group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkylamino group, a substituted or unsubstituted a C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroalkyl group, or a combination thereof;

a는 0 내지 3의 정수이다. a is an integer from 0 to 3.

일 예로, R5는 치환 또는 비치환된 메틸기, 치환 또는 비치환된 에틸기, 치환 또는 비치환된 프로필기, 치환 또는 비치환된 부틸기, 치환 또는 비치환된 에테닐기, 치환 또는 비치환된 프로페닐기, 치환 또는 비치환된 부테닐기, 치환 또는 비치환된 에티닐기, 치환 또는 비치환된 프로파질기 또는 이들의 조합일 수 있다.For example, R 5 is a substituted or unsubstituted methyl group, a substituted or unsubstituted ethyl group, a substituted or unsubstituted propyl group, a substituted or unsubstituted butyl group, a substituted or unsubstituted ethenyl group, a substituted or unsubstituted pro It may be a phenyl group, a substituted or unsubstituted butenyl group, a substituted or unsubstituted ethynyl group, a substituted or unsubstituted propargyl group, or a combination thereof.

일 예로, a는 0 또는 1일 수 있다. For example, a may be 0 or 1.

일 예로, L1은 하기 화학식 4로 표현되는 2가의 유기기일 수 있다. 이에 따라, 중합체가 우수한 내식각성을 가질 수 있을 뿐만 아니라, 용매에 대한 용해성을 더욱 높일 수 있어서, 상기 중합체를 포함하는 조성물로 막을 형성할 때, 하부 기판(혹은 막)에 단차가 존재하는 경우 혹은 패턴을 형성하는 경우, 더욱 우수한 갭-필 및 평탄화 특성을 제공할 수 있다.For example, L 1 may be a divalent organic group represented by Formula 4 below. Accordingly, not only can the polymer have excellent etch resistance, but also the solubility in a solvent can be further increased, so that when a film is formed from the composition containing the polymer, when there is a step in the lower substrate (or film), or When forming a pattern, better gap-fill and planarization properties can be provided.

[화학식 4][Formula 4]

Figure pat00019
Figure pat00019

상기 화학식 4에서, In Formula 4,

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

R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐기, 니트로기, 아미노기, 히드록시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 또는 이들의 조합이고, R 1 to R 4 are each independently hydrogen, deuterium, a halogen group, a nitro group, an amino group, a hydroxy group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, or a combination thereof,

R1 및 R2는 각각 독립적으로 존재하거나 서로 연결되어 고리를 형성하고,R 1 and R 2 are each independently present or linked to each other to form a ring,

R3 및 R4는 각각 독립적으로 존재하거나 서로 연결되어 고리를 형성하고,R 3 and R 4 are each independently present or linked to each other to form a ring,

n은 0 또는 1이고, m은 0 내지 3의 정수이고,n is 0 or 1, m is an integer from 0 to 3,

*는 중합체 내 다른 모이어티와의 연결지점이다.* is the point of connection with other moieties in the polymer.

X에서, 상기 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기는 단일 고리 및/또는 다환고리일 수 있고, 상기 다환고리는 축합고리 및/또는 비축합고리일 수 있다.In X, the substituted or unsubstituted C6 to C30 arylene group may be a single ring and/or a polycyclic ring, and the polycyclic ring may be a condensed ring and/or a non-condensed ring.

일 예로, X는 하기 그룹 1에서 선택되는 치환 또는 비치환된 어느 하나일 수 있다.For example, X may be any one of substituted or unsubstituted selected from the following group 1.

[그룹 1][Group 1]

Figure pat00020
Figure pat00020

상기 그룹 1에서, In group 1,

W는 단일 결합, 산소(-O-), 황(-S-), -SO2-, 치환 또는 비치환된 에테닐렌, 카보닐(-C(=O)-), CRaRb, NRc 또는 이들의 조합이고,W is a single bond, oxygen (-O-), sulfur (-S-), -SO 2 -, substituted or unsubstituted ethenylene, carbonyl (-C(=O)-), CR a R b , NR c or a combination thereof,

Ra 내지 Rc는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 카복실기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 옥소알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시카보닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고,R a to R c are each independently hydrogen, halogen, a carboxyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 oxoalkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkoxycarbonyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkoxy group, A substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroalkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to a C30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkenyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 heterocyclic group, or a combination thereof;

p는 1 내지 30의 정수이고,p is an integer from 1 to 30,

*는 화학식 4의 중합체 내 다른 모이어티와의 연결지점이다.* is the point of connection with other moieties in the polymer of formula (4).

상기 그룹 1에서, 각 아릴렌기는 비치환될 수도 있고 하나 이상의 치환기로 치환되어 있을 수도 있다. 여기서 치환기는 예컨대 중수소, 할로겐, 히드록시기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 헤테로아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로아릴기 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In Group 1, each arylene group may be unsubstituted or substituted with one or more substituents. Here, the substituent is, for example, deuterium, halogen, hydroxy group, amino group, substituted or unsubstituted C1 to C30 alkoxy group, substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, substituted or unsubstituted C1 to C30 alkenyl group, substituted or unsubstituted C1 to C30 alkynyl group, substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroalkyl group, substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, substituted or unsubstituted C1 to C30 heterocycloalkyl group, substituted or unsubstituted C1 to C30 arylalkyl group, It may be a substituted or unsubstituted C6 to C30 heteroarylalkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 heteroaryl group, or a combination thereof, but is not limited thereto.

일 예로, R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐기, 니트로기, 아미노기, 히드록시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 또는 이들의 조합일 수 있다. For example, R 1 to R 4 are each independently hydrogen, deuterium, a halogen group, a nitro group, an amino group, a hydroxy group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, or a combination thereof can be

일 예로, R1 내지 R4 중 적어도 둘은 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 또는 이들의 조합일 수 있다. For example, at least two of R 1 to R 4 may be hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, or a combination thereof.

구체적으로, R1 및 R2가 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 또는 이들의 조합이거나; R3 및 R4가 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 또는 이들의 조합일 수 있다. 여기서, 상기 치환 또는 비치환된 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기는 치환 또는 비치환된 메틸기, 치환 또는 비치환된 에틸기, 치환 또는 비치환된 프로필기, 치환 또는 비치환된 부틸기, 치환 또는 비치환된 펜틸기, 치환 또는 비치환된 헥실기 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 상기 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기는 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 안트라세닐기, 치환 또는 비치환된 페난트레닐기, 치환 또는 비치환된 파이레닐기 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.Specifically, R 1 and R 2 are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, or a combination thereof; R 3 and R 4 may each independently represent hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, or a combination thereof. Here, the substituted or unsubstituted substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group is a substituted or unsubstituted methyl group, a substituted or unsubstituted ethyl group, a substituted or unsubstituted propyl group, a substituted or unsubstituted butyl group, a substituted or It may be an unsubstituted pentyl group, a substituted or unsubstituted hexyl group, or a combination thereof, but is not limited thereto. In addition, the substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group is a substituted or unsubstituted phenyl group, a substituted or unsubstituted naphthyl group, a substituted or unsubstituted anthracenyl group, a substituted or unsubstituted phenanthrenyl group, a substituted or unsubstituted It may be a pyrenyl group or a combination thereof, but is not limited thereto.

일 예로, R1 내지 R4 중 적어도 둘은 수소일 수 있다. 예를 들어, R1 및 R2 가 수소이거나, R3 및 R4가 수소일 수 있다.For example, at least two of R 1 to R 4 may be hydrogen. For example, R 1 and R 2 may be hydrogen, or R 3 and R 4 may be hydrogen.

일 예로, R1 내지 R4 중 적어도 둘은 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 또는 이들의 조합일 수 있다. For example, at least two of R 1 to R 4 may be a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, or a combination thereof.

구체적으로, R1 및 R2 가 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 또는 이들의 조합이거나; R3 및 R4가 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 또는 이들의 조합일 수 있다. 여기서, 상기 치환 또는 비치환된 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기는 치환 또는 비치환된 메틸기, 치환 또는 비치환된 에틸기, 치환 또는 비치환된 프로필기, 치환 또는 비치환된 부틸기, 치환 또는 비치환된 펜틸기, 치환 또는 비치환된 헥실기 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 상기 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기는 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 안트라세닐기, 치환 또는 비치환된 페난트레닐기, 치환 또는 비치환된 파이레닐기 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.Specifically, R 1 and R 2 are a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, or a combination thereof; R 3 and R 4 may be a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, or a combination thereof. Here, the substituted or unsubstituted substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group is a substituted or unsubstituted methyl group, a substituted or unsubstituted ethyl group, a substituted or unsubstituted propyl group, a substituted or unsubstituted butyl group, a substituted or It may be an unsubstituted pentyl group, a substituted or unsubstituted hexyl group, or a combination thereof, but is not limited thereto. In addition, the substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group is a substituted or unsubstituted phenyl group, a substituted or unsubstituted naphthyl group, a substituted or unsubstituted anthracenyl group, a substituted or unsubstituted phenanthrenyl group, a substituted or unsubstituted It may be a pyrenyl group or a combination thereof, but is not limited thereto.

일 예로, R1 내지 R4는 모두 수소이거나; R1 내지 R4는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 또는 이들의 조합일 수 있으나, 바람직하게는, R1 내지 R4는 모두 수소일 수 있다. 여기서, 상기 치환 또는 비치환된 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기는 치환 또는 비치환된 메틸기, 치환 또는 비치환된 에틸기, 치환 또는 비치환된 프로필기, 치환 또는 비치환된 부틸기, 치환 또는 비치환된 펜틸기, 치환 또는 비치환된 헥실기 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 또한, 상기 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기는 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 안트라세닐기, 치환 또는 비치환된 페난트레닐기, 치환 또는 비치환된 파이레닐기 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. For example, R 1 to R 4 are all hydrogen; R 1 to R 4 may each independently be a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, or a combination thereof, but preferably, R 1 to R 4 are all hydrogen can Here, the substituted or unsubstituted substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group is a substituted or unsubstituted methyl group, a substituted or unsubstituted ethyl group, a substituted or unsubstituted propyl group, a substituted or unsubstituted butyl group, a substituted or It may be an unsubstituted pentyl group, a substituted or unsubstituted hexyl group, or a combination thereof, but is not limited thereto. In addition, the substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group is a substituted or unsubstituted phenyl group, a substituted or unsubstituted naphthyl group, a substituted or unsubstituted anthracenyl group, a substituted or unsubstituted phenanthrenyl group, a substituted or unsubstituted It may be a pyrenyl group or a combination thereof, but is not limited thereto.

이에 따라, 중합체가 높은 막강도와 막밀도를 나타낼 수 있고, 중합체로 제조된 층 위에 좁은 선폭의 패턴을 가지는 층을 형성할 경우, 패턴의 휨 현상을 감소시킬 수 있고, 긴 비아(via) 또는 홀(hole)을 포함하는 패턴을 가지는 층을 형성할 경우, 패턴의 보잉(bowing) 현상을 감소시킬 수 있다. Accordingly, the polymer can exhibit high film strength and film density, and when a layer having a pattern with a narrow line width is formed on the layer made of the polymer, the warpage of the pattern can be reduced, and a long via or hole can be formed. When a layer having a pattern including holes is formed, a bowing phenomenon of the pattern may be reduced.

일 예로, R1 내지 R4는 서로 같거나 다를 수 있고, 예를 들어, R1 및 R2는 서로 같거나 다를 수 있고, R3 및 R4는 서로 같거나 다를 수 있다.For example, R 1 to R 4 may be the same as or different from each other, for example, R 1 and R 2 may be the same as or different from each other, and R 3 and R 4 may be the same as or different from each other.

일 예로, R1 내지 R4는 서로 같을 수 잇다.For example, R 1 to R 4 may be the same as each other.

일 예로, m이 2 이상의 정수일 경우, 복수 개의 R3은 서로 같거나 다를 수 있고, 복수 개의 R4는 서로 같거나 다를 수 있다.For example, when m is an integer of 2 or more, a plurality of R 3 may be the same as or different from each other, and a plurality of R 4 may be the same as or different from each other.

일 예로, n은 0 또는 1일 수 있고, m은 0 내지 2의 정수일 수 있다.For example, n may be 0 or 1, and m may be an integer of 0 to 2.

일 예로, m 및 n은 서로 같은 정수일 수 있다.For example, m and n may be the same integer.

일 예로, m과 n은 모두 0일 수 있고, m과 n은 모두 1일 수 있다.For example, both m and n may be 0, and both m and n may be 1.

일 예로, 상기 화학식 4는 하기 화학식 4-1 또는 4-2로 표현될 수 있다.For example, Chemical Formula 4 may be represented by the following Chemical Formula 4-1 or 4-2.

[화학식 4-1][Formula 4-1]

Figure pat00021
Figure pat00021

[화학식 4-2][Formula 4-2]

Figure pat00022
Figure pat00022

상기 화학식 4-1 및 4-2에서, X, R1 내지 R4, 및 *는 전술한 바와 같다.In Formulas 4-1 and 4-2, X, R 1 to R 4 , and * are the same as described above.

예를 들어, L1 및 L2는 각각 독립적으로 하기 그룹 2에서 선택되는 치환 또는 비치환된 어느 하나일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.For example, L 1 and L 2 may each independently be any one of substituted or unsubstituted selected from the following group 2, but is not limited thereto.

[그룹 2] [Group 2]

Figure pat00023
Figure pat00023

상기 그룹 2에서, *는 중합체 내 다른 모이어티와의 연결지점이다.In group 2 above, * is the point of connection with other moieties in the polymer.

상기 그룹 2의 정의 중 '치환된'은 다른 치환기로 더 치환된 것을 의미하고, '비치환된'은 다른 치환기로 더 치환되지 않은 것을 의미한다.In the definition of Group 2, 'substituted' means further substituted with another substituent, and 'unsubstituted' means not further substituted with another substituent.

상기 중합체는 전술한 제1 구조단위를 1개 또는 복수 개 포함할 수 있고, 상기 중합체 내에 포함된 전술한 제1 구조단위의 개수 및 배열은 한정되지 않는다. The polymer may include one or a plurality of the aforementioned first structural units, and the number and arrangement of the aforementioned first structural units included in the polymer are not limited.

일 예로, 상기 중합체는 제1 구조단위와 다른 제2 구조단위를 더 포함할 수 있고, 예를 들어, 상기 중합체 내에서, 제1 구조단위끼리 연속되어 연결되어 있을 수 있고, 제2 구조단위끼리 연속되어 연결되어 있을 수 있고, 제1 구조단위와 제2 구조단위가 번갈아 연결되어 있을 수 있고, 제1 구조단위와 제2 구조단위가 무작위적으로 연결되어 있을 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.For example, the polymer may further include a second structural unit different from the first structural unit. For example, in the polymer, the first structural units may be continuously connected to each other, and the second structural units may be connected to each other. It may be continuously connected, the first structural unit and the second structural unit may be alternately connected, and the first structural unit and the second structural unit may be randomly connected, but is not limited thereto.

상기 제2 구조단위는 전술한 바와 같이, 복수 개의 방향족 고리들이 단일 결합으로 연결된 모이어티를 포함할 수 있다. 상기 제2 구조단위가 복수 개의 방향족 고리들이 단일 결합으로 연결된 모이어티를 포함함으로써, 중합체의 탄소함량을 높일 수 있어서 더욱 단단한 중합체 층을 형성할 수 있으므로 내식각성을 개선할 수 있을 뿐만 아니라, 막 밀도가 우수한 중합체 층을 형성할 수 있다.As described above, the second structural unit may include a moiety in which a plurality of aromatic rings are connected by a single bond. Since the second structural unit includes a moiety in which a plurality of aromatic rings are connected by a single bond, the carbon content of the polymer can be increased to form a harder polymer layer, so that not only the etch resistance can be improved, but also the film density can form an excellent polymer layer.

일 예로, 상기 제2 구조단위는 하기 화학식 2로 표현될 수 있다. As an example, the second structural unit may be represented by the following formula (2).

[화학식 2][Formula 2]

Figure pat00024
Figure pat00024

상기 화학식 2에서,In Formula 2,

B는 하기 화학식 3으로 표현되는 모이어티이고,B is a moiety represented by the following formula (3),

L2는 2가의 유기기이다. L 2 is a divalent organic group.

[화학식 3][Formula 3]

Figure pat00025
Figure pat00025

상기 화학식 3에서, In Formula 3,

Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 방향족 고리이다. 여기서, 상기 방향족 고리는 벤젠고리이거나; 2개 이상의 방향족 고리가 융합된 융합 고리이거나; 2개 이상의 방향족 고리가 단일 결합, C1 내지 C5 알킬렌기, O, C(=O) 또는 OC(=O)에 의해 연결된 비융합 고리일 수 있다.Ar 1 and Ar 2 are each independently a substituted or unsubstituted C6 to C30 aromatic ring. Here, the aromatic ring is a benzene ring; is a fused ring in which two or more aromatic rings are fused; It may be an unfused ring in which two or more aromatic rings are connected by a single bond, a C1 to C5 alkylene group, O, C(=O) or OC(=O).

일 예로, Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 1개 내지 4개의 방향족 고리를 포함할 수 있다. For example, Ar 1 and Ar 2 may each independently include 1 to 4 aromatic rings.

예를 들어, Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 벤젠고리이거나, 치환 또는 비치환된 2개 내지 4개의 방향족 고리가 축합된 고리일 수 있다. 이에 따라, 중합체의 용매에 대한 용해성을 높이면서도, 막 밀도가 우수한 중합체 층을 형성할 수 있다. For example, Ar 1 and Ar 2 may each independently be a substituted or unsubstituted benzene ring, or a ring in which 2 to 4 substituted or unsubstituted aromatic rings are condensed. Accordingly, it is possible to form a polymer layer having an excellent film density while improving the solubility of the polymer in a solvent.

일 예로, Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 벤젠, 치환 또는 비치환된 나프탈렌, 치환 또는 비치환된 안트라센, 치환 또는 비치환된 페난트렌, 치환 또는 비치환된 파이렌, 치환 또는 비치환된 테트라센, 치환 또는 비치환된 벤조페난트렌, 치환 또는 비치환된 벤조안트라센, 치환 또는 비치환된 크리센, 치환 또는 비치환된 트라이페닐렌 또는 이들의 조합일 수 있다.For example, Ar 1 and Ar 2 are each independently substituted or unsubstituted benzene, substituted or unsubstituted naphthalene, substituted or unsubstituted anthracene, substituted or unsubstituted phenanthrene, substituted or unsubstituted pyrene, substituted or unsubstituted tetracene, substituted or unsubstituted benzophenanthrene, substituted or unsubstituted benzoanthracene, substituted or unsubstituted chrysene, substituted or unsubstituted triphenylene, or a combination thereof.

일 예로, Ar1 및 Ar2 중 적어도 하나는, 적어도 하나의 친수성기로 치환될 수 있고, 예컨대, 상기 친수성기는 히드록시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴옥시기, 할로겐기, 시아노기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬아미노기 및 이들의 조합일 수 있다. For example, at least one of Ar 1 and Ar 2 may be substituted with at least one hydrophilic group, for example, the hydrophilic group may be a hydroxyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkoxy group, or a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group. It may be an oxy group, a halogen group, a cyano group, an amino group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkylamino group, and combinations thereof.

Ar1 및 Ar2 중 적어도 하나가 적어도 하나의 친수성기로 치환됨으로써, 상기 중합체 간의 극성결합 및/또는 중합체 내의 극성결합에 의해 막 밀도가 더욱 우수한 중합체 층을 형성할 수 있다.When at least one of Ar 1 and Ar 2 is substituted with at least one hydrophilic group, a polymer layer having a better film density may be formed due to a polar bond between the polymers and/or a polar bond within the polymer.

일 예로, 상기 친수성기는 히드록시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴옥시기 또는 이들의 조합일 수 있고, 예를 들어, 히드록시기, 치환 또는 비치환된 메톡시기, 치환 또는 비치환된 에톡시기, 치환 또는 비치환된 프로폭시기, 치환 또는 비치환된 부톡시기, 치환 또는 비치환된 펜톡시기 또는 이들의 조합일 수 있다.For example, the hydrophilic group may be a hydroxyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkoxy group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryloxy group, or a combination thereof, for example, a hydroxyl group, a substituted or unsubstituted methoxy group It may be a group, a substituted or unsubstituted ethoxy group, a substituted or unsubstituted propoxy group, a substituted or unsubstituted butoxy group, a substituted or unsubstituted pentoxy group, or a combination thereof.

일 예로, 상기 친수성기는 히드록시기, 치환 또는 비치환된 메톡시기일 수 있고, 구체적으로, 히드록시기, 비치환된 메톡시기, 치환 또는 비치환된 아릴기로 치환된 메톡시기, 또는 이들의 조합일 수 있다. 여기서, 상기 치환 또는 비치환된 아릴기는 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 페난트레닐기, 치환 또는 비치환된 안트라세닐기, 치환 또는 비치환된 파이레닐기, 치환 또는 비치환된 테트라세닐기, 치환 또는 비치환된 벤조페난트레닐기, 치환 또는 비치환된 벤조안트라세닐기, 치환 또는 비치환된 크리세닐기, 치환 또는 비치환된 트라이페닐레닐기 또는 이들의 조합일 수 있다. For example, the hydrophilic group may be a hydroxyl group, a substituted or unsubstituted methoxy group, and specifically, a methoxy group substituted with a hydroxyl group, an unsubstituted methoxy group, a substituted or unsubstituted aryl group, or a combination thereof. Here, the substituted or unsubstituted aryl group is a substituted or unsubstituted phenyl group, a substituted or unsubstituted naphthyl group, a substituted or unsubstituted phenanthrenyl group, a substituted or unsubstituted anthracenyl group, a substituted or unsubstituted pyrethane group A nyl group, a substituted or unsubstituted tetracenyl group, a substituted or unsubstituted benzophenanthrenyl group, a substituted or unsubstituted benzoanthracenyl group, a substituted or unsubstituted chrysenyl group, a substituted or unsubstituted triphenylenyl group, or It may be a combination of these.

일 예로, 상기 화학식 3으로 표현되는 모이어티는 하기 화학식 3-1 내지 3-3 중 어느 하나로 표현될 수 있다.For example, the moiety represented by Formula 3 may be represented by any one of Formulas 3-1 to 3-3 below.

[화학식 3-1] [화학식 3-2] [Formula 3-1] [Formula 3-2]

Figure pat00026
Figure pat00027
Figure pat00026
Figure pat00027

[화학식 3-3] [Formula 3-3]

Figure pat00028
Figure pat00028

상기 화학식 3-1 내지 3-3에서, In Formulas 3-1 to 3-3,

R6 및 R7은 각각 독립적으로 친수성기이고, 여기서, 친수성기는 전술한 바와 같으며,R 6 and R 7 are each independently a hydrophilic group, wherein the hydrophilic group is as described above,

b 및 c는 각각 독립적으로 0 내지 5의 정수이다.b and c are each independently an integer from 0 to 5;

일 예로, b 및 c는 각각 독립적으로 0 내지 3의 정수일 수 있고, 예를 들어, 0 내지 2의 정수일 수 있고, 예를 들어, 0 또는 1일 수 있다. For example, b and c may each independently be an integer of 0 to 3, for example, may be an integer of 0 to 2, for example, may be 0 or 1.

예를 들어, b 및 c의 합은 1 이상의 정수일 수 있고, 예를 들어, 1 내지 10의 정수일 수 있고, 예를 들어, 1 내지 5의 정수일 수 있고, 예를 들어, 1 내지 3의 정수일 수 있고, 예를 들어, 1 또는 2일 수 있다. For example, the sum of b and c may be an integer of 1 or more, for example, may be an integer of 1 to 10, for example, may be an integer of 1 to 5, for example, may be an integer of 1 to 3 and may be, for example, 1 or 2.

일 예로, b는 0이고, c는 1일 수 있고; b는 1이고, c는 0일 수 있고; b 및 c는 1일 수 있다.In one example, b may be 0 and c may be 1; b is 1 and c may be 0; b and c may be 1.

일 예로, L2는 상기 화학식 4로 표현되는 2가의 유기기일 수 있고, 상기 화학식 4로 표현되는 2가의 유기기는 전술한 바와 같다. 이에 따라, 중합체가 우수한 내식각성을 가질 수 있을 뿐만 아니라, 용매에 대한 용해성을 더욱 높일 수 있어서, 상기 중합체를 포함하는 조성물로 막을 형성할 때, 하부 기판(혹은 막)에 단차가 존재하는 경우 혹은 패턴을 형성하는 경우, 더욱 우수한 갭-필 및 평탄화 특성을 제공할 수 있다.For example, L 2 may be a divalent organic group represented by Formula 4, and the divalent organic group represented by Formula 4 is the same as described above. Accordingly, not only can the polymer have excellent etch resistance, but also the solubility in a solvent can be further increased, so that when a film is formed from the composition containing the polymer, when there is a step in the lower substrate (or film), or When forming a pattern, better gap-fill and planarization properties can be provided.

상술한 제1 구조단위 및 상술한 제2 구조단위에서, L1 및 L2는 서로 같거나 다를 수 있다. In the above-described first structural unit and the above-described second structural unit, L 1 and L 2 may be the same as or different from each other.

구체적으로, 상기 제1 구조단위의 X와 상기 제2 구조단위의 X가 서로 같거나 다르고, 상기 제1 구조단위의 R1과 상기 제2 구조단위의 R1이 서로 같거나 다르고, 상기 제1 구조단위의 R2와 상기 제2 구조단위의 R2가 서로 같거나 다르고, 상기 제1 구조단위의 R3과 상기 제2 구조단위의 R3이 서로 같거나 다르고, 상기 제1 구조단위의 R4와 상기 제2 구조단위의 R4가 서로 같거나 다르고, 상기 제1 구조단위의 m과 상기 제2 구조단위의 m이 서로 같거나 다르고, 상기 제1 구조단위의 n과 상기 제2 구조단위의 n이 서로 같거나 다를 수 있다. Specifically, X of the first structural unit and X of the second structural unit are the same as or different from each other, R 1 of the first structural unit and R 1 of the second structural unit are the same as or different from each other, and the first R 2 of the structural unit and R 2 of the second structural unit are the same as or different from each other, R 3 of the first structural unit and R 3 of the second structural unit are the same as or different from each other, and R of the first structural unit 4 and R 4 of the second structural unit are the same as or different from each other, m of the first structural unit and m of the second structural unit are the same as or different from each other, and n of the first structural unit and the second structural unit n may be equal to or different from each other.

일 예로, 상술한 제1 구조단위 및 상술한 제2 구조단위에서, L1 및 L2는 서로 같을 수 있고, 구체적으로, 상기 제1 구조단위의 X와 상기 제2 구조단위의 X가 서로 같고, 상기 제1 구조단위의 R1과 상기 제2 구조단위의 R1이 서로 같고, 상기 제1 구조단위의 R2와 상기 제2 구조단위의 R2가 서로 같고, 상기 제1 구조단위의 R3과 상기 제2 구조단위의 R3이 서로 같고, 상기 제1 구조단위의 R4와 상기 제2 구조단위의 R4가 서로 같고, 상기 제1 구조단위의 m과 상기 제2 구조단위의 m이 서로 같고, 상기 제1 구조단위의 n과 상기 제2 구조단위의 n이 서로 같을 수 있다.For example, in the above-described first structural unit and the above-described second structural unit, L 1 and L 2 may be the same as each other, Specifically, X of the first structural unit and X of the second structural unit are the same as each other, R 1 of the first structural unit and R 1 of the second structural unit are the same as each other, and R of the first structural unit 2 and R 2 of the second structural unit are the same as each other, R 3 of the first structural unit and R 3 of the second structural unit are the same as each other, R 4 of the first structural unit and R 4 of the second structural unit R 4 may be the same as each other, m of the first structural unit may be the same as m of the second structural unit, and n of the first structural unit may be the same as n of the second structural unit.

일 예로, 상기 중합체는 전술한 제2 구조단위를 1개 또는 복수 개 포함할 수 있고, 상기 중합체 내에 포함된 전술한 제2 구조단위의 개수 및 배열은 한정되지 않는다.For example, the polymer may include one or a plurality of the second structural units described above, and the number and arrangement of the second structural units included in the polymer are not limited.

일 예로, 상기 중합체는 상기 제1 구조단위를 상기 제2 구조단위보다 많이 포함할 수 있고, 예를 들어, 상기 중합체 내에 포함된 상기 제1 구조 단위와 제2 구조 단위의 몰비는 약 1:1 내지 10:1, 약 2:1 내지 8:1 또는 약 3:1 내지 6:1일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. For example, the polymer may include more of the first structural unit than the second structural unit, and for example, a molar ratio of the first structural unit to the second structural unit included in the polymer is about 1:1. to 10:1, about 2:1 to 8:1, or about 3:1 to 6:1, but is not limited thereto.

상기 중합체는 상기 화학식 1 및/또는 상기 화학식 2로 표현되지 않는 하나 또는 둘 이상의 구조단위를 더 포함할 수 있다. The polymer may further include one or more structural units not represented by Formula 1 and/or Formula 2 above.

상기 중합체는 약 500 내지 200,000의 중량평균분자량을 가질 수 있다. 보다 구체적으로 상기 중합체는 약 800 내지 100,000, 약 1,000 내지 50,000, 또는 약 1,200 내지 10,000의 중량평균분자량을 가질 수 있다. 상기 범위의 중량평균분자량을 가짐으로써 상기 중합체의 탄소 함량 및 용매에 대한 용해도를 조절하여 최적화할 수 있다.The polymer may have a weight average molecular weight of about 500 to 200,000. More specifically, the polymer may have a weight average molecular weight of about 800 to 100,000, about 1,000 to 50,000, or about 1,200 to 10,000. By having a weight average molecular weight in the above range, it can be optimized by controlling the carbon content and solubility of the polymer in a solvent.

한편, 상기 하드마스크 조성물에 포함되는 용매는 상기 중합체에 대한 충분한 용해성 또는 분산성을 가지는 것이면 특별히 한정되지 않으나, 예컨대 프로필렌글리콜, 프로필렌글리콜 디아세테이트, 메톡시 프로판디올, 디에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜 부틸에테르, 트리(에틸렌글리콜)모노메틸에테르, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트, 사이클로헥사논, 에틸락테이트, 감마-부티로락톤, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, 메틸피롤리돈, 메틸피롤리디논, 아세틸아세톤 및 에틸 3-에톡시프로피오네이트에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.On the other hand, the solvent included in the hard mask composition is not particularly limited as long as it has sufficient solubility or dispersibility for the polymer, for example, propylene glycol, propylene glycol diacetate, methoxy propanediol, diethylene glycol, diethylene glycol butyl Ether, tri(ethylene glycol) monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, cyclohexanone, ethyl lactate, gamma-butyrolactone, N,N-dimethylformamide, N,N- It may include at least one selected from dimethylacetamide, methylpyrrolidone, methylpyrrolidinone, acetylacetone, and ethyl 3-ethoxypropionate, but is not limited thereto.

상기 중합체는 상기 하드마스크 조성물의 총 함량에 대하여 예컨대 약 0.1 내지 60 중량%, 예컨대 약 0.5 내지 50 중량%, 약 1 내지 35 중량%, 또는 약 2 내지 30 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위로 중합체가 포함됨으로써 하드마스크의 두께, 표면 거칠기 및 평탄화 정도를 조절할 수 있다.The polymer may be included in, for example, about 0.1 to 60% by weight, such as about 0.5 to 50% by weight, about 1 to 35% by weight, or about 2 to 30% by weight based on the total content of the hardmask composition. By including the polymer in the above range, it is possible to control the thickness, surface roughness, and planarization degree of the hard mask.

상기 하드마스크 조성물은 추가적으로 계면활성제, 가교제, 열산발생제, 가소제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다.The hard mask composition may further include additives such as a surfactant, a crosslinking agent, a thermal acid generator, and a plasticizer.

상기 계면활성제는 예컨대 플루오로알킬계 화합물, 알킬벤젠설폰산염, 알킬피리디늄염, 폴리에틸렌글리콜, 제4암모늄염 등을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The surfactant may be, for example, a fluoroalkyl-based compound, an alkylbenzenesulfonate, an alkylpyridinium salt, polyethylene glycol, or a quaternary ammonium salt, but is not limited thereto.

상기 가교제는 예컨대 멜라민계, 치환요소계, 또는 이들 폴리머계 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 적어도 2개의 가교 형성 치환기를 갖는 가교제로, 예를 들면, 메톡시메틸화 글리코루릴, 부톡시메틸화 글리코루릴, 메톡시메틸화 멜라민, 부톡시메틸화 멜라민, 메톡시메틸화 벤조구아나민, 부톡시메틸화 벤조구아나민, 메톡시메틸화요소, 부톡시메틸화요소, 메톡시메틸화 티오요소, 또는 부톡시메틸화 티오요소 등의 화합물을 사용할 수 있다.The crosslinking agent may be, for example, a melamine-based, a substituted urea-based, or these polymers. Preferably, crosslinking agents having at least two crosslinking substituents are, 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.

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

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

상기 첨가제는 상기 하드마스크 조성물 100 중량부에 대하여 약 0.001 내지 40 중량부, 약 0.01 내지 30 중량부, 또는 약 0.1 내지 20 중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함함으로써 하드마스크 조성물의 광학적 특성을 변경시키지 않으면서 용해도를 향상시킬 수 있다.The additive may be included in an amount of about 0.001 to 40 parts by weight, about 0.01 to 30 parts by weight, or about 0.1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the hardmask composition. By including in the above range, solubility can be improved without changing the optical properties of the hard mask composition.

다른 구현예에 따르면, 상술한 하드마스크 조성물을 사용하여 제조된 유기막을 제공한다. 상기 유기막은 상술한 하드마스크 조성물을 예컨대 기판 위에 코팅한 후 열처리 과정을 통해 경화된 형태일 수 있으며, 예컨대 하드마스크 층, 평탄화막, 희생막, 충진제 등 전자 디바이스에 사용되는 유기 박막을 포함할 수 있다. According to another embodiment, there is provided an organic film prepared using the above-described hard mask composition. The organic film may be in a form cured through a heat treatment process after coating the above-described hard mask composition on a substrate, for example, and may include, for example, an organic thin film used in electronic devices such as a hard mask layer, a planarization film, a sacrificial film, and a filler. have.

이하 상술한 하드마스크 조성물을 사용하여 패턴을 형성하는 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a method for forming a pattern using the above-described hard mask composition will be described.

일 구현예에 따른 패턴 형성 방법은 기판 위에 재료 층을 형성하는 단계, 상기 재료 층 위에 상술한 중합체 및 용매를 포함하는 하드마스크 조성물을 적용하는 단계, 상기 하드마스크 조성물을 열처리하여 하드마스크 층을 형성하는 단계, 상기 하드마스크 층 위에 포토레지스트 층을 형성하는 단계, 상기 포토레지스트 층을 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 하드마스크 층을 선택적으로 제거하고 상기 재료 층의 일부를 노출하는 단계, 그리고 상기 재료 층의 노출된 부분을 식각하는 단계를 포함한다.The method for forming a pattern according to an exemplary embodiment includes forming a material layer on a substrate, applying a hardmask composition including the above-described polymer and a solvent on the material layer, and heat-treating the hardmask composition to form a hardmask layer forming a photoresist layer on the hardmask layer, exposing and developing the photoresist layer to form a photoresist pattern, selectively removing the hardmask layer using the photoresist pattern, and exposing a portion of the material layer, and etching the exposed portion of the material layer.

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

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

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

상기 하드마스크 조성물을 열처리하는 단계는 예컨대 약 100 내지 700℃에서 약 10초 내지 1시간 동안 수행할 수 있다.The heat treatment of the hard mask composition may be performed, for example, at about 100 to 700° C. for about 10 seconds to 1 hour.

일 예로, 상기 하드마스크 층 위에 실리콘 함유 박막층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 실리콘 함유 박막층은 예컨대 SiCN, SiOC, SiON, SiOCN, SiC, SiO 및/또는 SiN 등의 물질로 형성할 수 있다.For example, the method may further include forming a silicon-containing thin film layer on the hardmask layer. The silicon-containing thin film layer may be formed of a material such as SiCN, SiOC, SiON, SiOCN, SiC, SiO and/or SiN.

일 예로, 상기 포토레지스트 층을 형성하는 단계 전에 상기 실리콘 함유 박막층 상부 또는 하드마스크 층 상부에 바닥 반사방지 층(bottom anti-reflective coating, BARC)을 더 형성할 수도 있다.For example, before the step of forming the photoresist layer, a bottom anti-reflective coating (BARC) may be further formed on the silicon-containing thin film layer or on the hard mask layer.

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

상기 재료 층의 노출된 부분을 식각하는 단계는 식각 가스를 사용하여 건식 식각으로 수행할 수 있으며, 식각 가스는 예컨대 N2/O2, CHF3, CF4, Cl2, BCl3 및 이들의 혼합 가스를 사용할 수 있다.The etching of the exposed portion of the material layer may be performed by dry etching using an etching gas, the etching gas being, for example, N 2 /O 2 , CHF 3 , CF 4 , Cl 2 , BCl 3 and a mixed gas thereof may be used.

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

이하 실시예를 통하여 상술한 구현예를 보다 상세하게 설명한다. 다만 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 권리범위를 제한하는 것은 아니다.The above-described embodiment will be described in more detail through the following examples. However, the following examples are for illustrative purposes only and do not limit the scope of rights.

중합체의 합성Synthesis of polymers

합성예 1Synthesis Example 1

100ml 2구 둥근바닥 플라스크에 2-히드록시파이렌(7.34g, 33.6mmol), 1,1’-바이페닐-4-올(1.43g, 8.40mmol), 파라포름알데히드 (1.27g, 42.3mmol), p-톨루엔술폰산(0.041g), 및 1,6-다이옥산(40.17g)을 넣고, 환류하면서 교반하였다. 이후, 70℃에서 1 내지 20시간 동안 교반하여 중합 반응을 수행하고, 중량평균 분자량이 2,000 내지 3,500일 때 반응을 완료하였다. 중합 반응 완료 후, 상온으로 서서히 냉각시키고, 반응물을 증류수 40g 및 메탄올 400g에 넣고 강하게 교반한 후 정치시켰다. 상등액을 제거하고 침전물을 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트(propylene glycol monomethyl ether acetate, PGMEA) 80g에 녹인 후, 메탄올 320g을 넣고 강하게 교반한 후, 정치시켰다(1차 공정). 다시 상등액을 제거하고 침전물을 PGMEA 80g에 녹였다(2차 공정). 1회의 상기 1차 공정 이후 1회의 상기 2차 공정을 진행하는 것을 1회의 정제공정이라 하고, 상기 정제공정을 총 3회 실시하였다. 3회의 정제공정 후, 중합체를 사이클로헥산온 40g에 녹이고, 감압 농축하여 잔류하는 메탄올 및 증류수를 제거하여, 하기 화학식 1a로 표현되는 구조단위와 하기 화학식 1b로 표현되는 구조단위를 갖는 중합체 1을 얻었다. (MW: 2,600g/mol)2-hydroxypyrene (7.34g, 33.6mmol), 1,1'-biphenyl-4-ol (1.43g, 8.40mmol), paraformaldehyde (1.27g, 42.3mmol) in a 100ml 2-neck round-bottom flask , p-toluenesulfonic acid (0.041 g), and 1,6-dioxane (40.17 g) were added, followed by stirring under reflux. Thereafter, the polymerization reaction was performed by stirring at 70° C. for 1 to 20 hours, and the reaction was completed when the weight average molecular weight was 2,000 to 3,500. After completion of the polymerization reaction, it was slowly cooled to room temperature, and the reactant was put into 40 g of distilled water and 400 g of methanol, stirred vigorously, and then left still. The supernatant was removed and the precipitate was dissolved in 80 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), 320 g of methanol was added thereto, stirred vigorously, and allowed to stand (first step). The supernatant was removed again and the precipitate was dissolved in 80 g of PGMEA (second step). Performing the second process once after the first process is referred to as a one-time purification process, and the purification process was performed three times in total. After three purification steps, the polymer was dissolved in 40 g of cyclohexanone, concentrated under reduced pressure to remove residual methanol and distilled water, and polymer 1 having a structural unit represented by the following Chemical Formula 1a and a structural unit represented by the following Chemical Formula 1b was obtained. . (MW: 2,600 g/mol)

[화학식 1a] [화학식 1b][Formula 1a] [Formula 1b]

Figure pat00029
Figure pat00030
Figure pat00029
Figure pat00030

합성예 2Synthesis Example 2

1,1’-바이페닐-4-올(1.43g, 8.40mmol) 대신 1,1’-바이페닐-4,4’-다이올(1.56g, 8.40mmol)을 사용한 것을 제외하고는 합성예 1과 동일한 방법으로, 하기 화학식 1a로 표현되는 구조단위와 하기 화학식 1c로 표현되는 구조단위를 갖는 중합체 2를 얻었다. (MW: 2,600g/mol)Synthesis Example 1 except that 1,1'-biphenyl-4,4'-diol (1.56 g, 8.40 mmol) was used instead of 1,1'-biphenyl-4-ol (1.43 g, 8.40 mmol) In the same manner as described above, a polymer 2 having a structural unit represented by the following Chemical Formula 1a and a structural unit represented by the following Chemical Formula 1c was obtained. (MW: 2,600 g/mol)

[화학식 1a] [화학식 1c][Formula 1a] [Formula 1c]

Figure pat00031
Figure pat00032
Figure pat00031
Figure pat00032

합성예 3Synthesis Example 3

1,1’-바이페닐-4-올(1.43g, 8.40mmol) 대신 1,1’-바이페닐-2-올(1.43g, 8.40mmol)을 사용한 것을 제외하고는 합성예 1과 동일한 방법으로, 하기 화학식 1a로 표현되는 구조단위와 하기 화학식 1d로 표현되는 구조단위를 갖는 중합체 3을 얻었다. (MW: 2,600g/mol)In the same manner as in Synthesis Example 1, except that 1,1'-biphenyl-2-ol (1.43 g, 8.40 mmol) was used instead of 1,1'-biphenyl-4-ol (1.43 g, 8.40 mmol) , to obtain a polymer 3 having a structural unit represented by the following formula (1a) and a structural unit represented by the following formula (1d). (MW: 2,600 g/mol)

[화학식 1a] [화학식 1d][Formula 1a] [Formula 1d]

Figure pat00033
Figure pat00034
Figure pat00033
Figure pat00034

합성예 4Synthesis Example 4

1,1’-바이페닐-4-올(1.43g, 8.40mmol) 대신 1,1’-바이페닐-2,2’-다이올(1.56g, 8.40mmol)을 사용한 것을 제외하고는 합성예 1과 동일한 방법으로, 하기 화학식 1a로 표현되는 구조단위와 하기 화학식 1e로 표현되는 구조단위를 갖는 중합체 4를 얻었다. (MW: 2,600g/mol)Synthesis Example 1 except that 1,1'-biphenyl-2,2'-diol (1.56 g, 8.40 mmol) was used instead of 1,1'-biphenyl-4-ol (1.43 g, 8.40 mmol) In the same manner as described above, a polymer 4 having a structural unit represented by the following Chemical Formula 1a and a structural unit represented by the following Chemical Formula 1e was obtained. (MW: 2,600 g/mol)

[화학식 1a] [화학식 1e] [Formula 1a] [Formula 1e]

Figure pat00035
Figure pat00036
Figure pat00035
Figure pat00036

합성예 5Synthesis Example 5

1,1’-바이페닐-4-올(1.43g, 8.40mmol) 대신 4-메톡시-1,1’-바이페닐(1.55g, 8.40mmol)을 사용한 것을 제외하고는 합성예 1과 동일한 방법으로, 하기 화학식 1a로 표현되는 구조단위와 하기 화학식 1f로 표현되는 구조단위를 갖는 중합체 5를 얻었다. (MW: 2,300g/mol)The same method as in Synthesis Example 1 except that 4-methoxy-1,1'-biphenyl (1.55 g, 8.40 mmol) was used instead of 1,1'-biphenyl-4-ol (1.43 g, 8.40 mmol) Thus, a polymer 5 having a structural unit represented by the following Chemical Formula 1a and a structural unit represented by the following Chemical Formula 1f was obtained. (MW: 2,300 g/mol)

[화학식 1a] [화학식 1f][Formula 1a] [Formula 1f]

Figure pat00037
Figure pat00038
Figure pat00037
Figure pat00038

합성예 6Synthesis Example 6

1,1’-바이페닐-4-올(1.43g, 8.40mmol) 대신 3’-메톡시-1,1’-바이페닐-3-올(1.69g, 8.40mmol)을 사용한 것을 제외하고는 합성예 1과 동일한 방법으로, 하기 화학식 1a로 표현되는 구조단위와 하기 화학식 1g로 표현되는 구조단위를 갖는 중합체 6을 얻었다. (MW: 2,500g/mol)Synthetic except that 3'-methoxy-1,1'-biphenyl-3-ol (1.69 g, 8.40 mmol) was used instead of 1,1'-biphenyl-4-ol (1.43 g, 8.40 mmol) In the same manner as in Example 1, a polymer 6 having a structural unit represented by the following Chemical Formula 1a and a structural unit represented by the following Chemical Formula 1g was obtained. (MW: 2,500 g/mol)

[화학식 1a] [화학식 1g] [Formula 1a] [Formula 1g]

Figure pat00039
Figure pat00040
Figure pat00039
Figure pat00040

합성예 7Synthesis Example 7

1,1’-바이페닐-4-올(1.43g, 8.40mmol) 대신 2-(나프탈렌-1-일)페놀(2-(naphthalen-1-yl)phenol, 1.85g, 8.40mmol)을 사용한 것을 제외하고는 합성예 1과 동일한 방법으로, 하기 화학식 1a로 표현되는 구조단위와 하기 화학식 1h로 표현되는 구조단위를 갖는 중합체 7을 얻었다. (MW: 2,500g/mol)The one using 2-(naphthalen-1-yl)phenol (2-(naphthalen-1-yl)phenol, 1.85g, 8.40mmol) instead of 1,1'-biphenyl-4-ol (1.43g, 8.40mmol) In the same manner as in Synthesis Example 1 except for, a polymer 7 having a structural unit represented by the following Chemical Formula 1a and a structural unit represented by the following Chemical Formula 1h was obtained. (MW: 2,500 g/mol)

[화학식 1a] [화학식 1h][Formula 1a] [Formula 1h]

Figure pat00041
Figure pat00042
Figure pat00041
Figure pat00042

합성예 8Synthesis Example 8

1,1’-바이페닐-4-올(1.43g, 8.40mmol) 대신 1,1’-바이페닐-2-올(1.43g, 8.40mmol)을 사용하고, 파라포름알데히드 (1.27g, 42.3mmol) 대신 1,4-비스(메톡시메틸)벤젠(1,4-bis(methoxymethyl)benzene, 7.03g, 42.3mmol)을 사용한 것을 제외하고는 합성예 1과 동일한 방법으로, 하기 화학식 1i로 표현되는 구조단위와 하기 화학식 1j로 표현되는 구조단위를 갖는 중합체 8을 얻었다. (MW: 2,800g/mol)1,1'-biphenyl-2-ol (1.43 g, 8.40 mmol) was used instead of 1,1'-biphenyl-4-ol (1.43 g, 8.40 mmol), and paraformaldehyde (1.27 g, 42.3 mmol) was used. ) in the same manner as in Synthesis Example 1 except that 1,4-bis(methoxymethyl)benzene (1,4-bis(methoxymethyl)benzene, 7.03 g, 42.3 mmol) was used instead of A polymer 8 having a structural unit and a structural unit represented by the following formula 1j was obtained. (MW: 2,800 g/mol)

[화학식 1i] [화학식 1j][Formula 1i] [Formula 1j]

Figure pat00043
Figure pat00044
Figure pat00043
Figure pat00044

합성예 9Synthesis Example 9

1,1’-바이페닐-4-올(1.43g, 8.40mmol) 대신 [1,1’-바이나프탈렌]-2,2’-다이올([1,1’-binaphthalene]-2,2’-diol, 2.41g, 8.40mmol)을 사용한 것을 제외하고는 합성예 1과 동일한 방법으로, 하기 화학식 1a로 표현되는 구조단위와 하기 화학식 1k로 표현되는 구조단위를 갖는 중합체 9를 얻었다. (MW: 2,900g/mol)[1,1'-binaphthalene]-2,2'-diol ([1,1'-binaphthalene]-2,2' instead of 1,1'-biphenyl-4-ol (1.43 g, 8.40 mmol) -diol, 2.41 g, 8.40 mmol) was used, and in the same manner as in Synthesis Example 1, a polymer 9 having a structural unit represented by the following Chemical Formula 1a and a structural unit represented by the following Chemical Formula 1k was obtained. (MW: 2,900 g/mol)

[화학식 1a] [화학식 1k][Formula 1a] [Formula 1k]

Figure pat00045
Figure pat00046
Figure pat00045
Figure pat00046

합성예 10Synthesis Example 10

1,1’-바이페닐-4-올(1.43g, 8.40mmol) 대신 4’-(벤질옥시)-[1,1’-바이페닐]-4-올(4’-(benzyloxy)-[1,1’-biphenyl]-4-ol, 2.32g, 8.40mmol)을 사용한 것을 제외하고는 합성예 1과 동일한 방법으로, 하기 화학식 1a로 표현되는 구조단위와 하기 화학식 1l로 표현되는 구조단위를 갖는 중합체 10을 얻었다. (MW: 2,500g/mol)4'-(benzyloxy)-[1,1'-biphenyl]-4-ol (4'-(benzyloxy)-[1] instead of 1,1'-biphenyl-4-ol (1.43 g, 8.40 mmol) , 1'-biphenyl]-4-ol, 2.32 g, 8.40 mmol) was used in the same manner as in Synthesis Example 1, having a structural unit represented by the following Chemical Formula 1a and a structural unit represented by the following Chemical Formula 1l Polymer 10 was obtained. (MW: 2,500 g/mol)

[화학식 1a] [화학식 1l][Formula 1a] [Formula 1l]

Figure pat00047
Figure pat00048
Figure pat00047
Figure pat00048

비교 합성예 1Comparative Synthesis Example 1

100ml 2구 둥근바닥 플라스크에 2-히드록시파이렌(9.18g, 42.1mmol), 6-히드록시-2-나프탈데히드(6-hydroxy-2-naphthaldehyde, 7.24g, 42.0mmol), p-톨루엔술폰산(4.0g, 23.2mmol), 및 1,6-다이옥산(38g)을 넣고, 환류하면서 교반하였다. 이후, 110℃에서 1 내지 20시간 동안 교반하여 중합 반응을 수행하고, 중량평균 분자량이 2,000 내지 3,500일 때 반응을 완료하였다. 중합 반응 완료 후, 상온으로 서서히 냉각시키고, 반응물을 증류수 40g 및 메탄올 400g에 넣고 강하게 교반한 후 정치시켰다. 상등액을 제거하고 침전물을 사이클로헥산온 80g에 녹인 후, 메탄올 320g을 넣고 강하게 교반한 후, 정치시켰다(1차 공정). 다시 상등액을 제거하고 침전물을 사이클로헥산온 80g에 녹였다(2차 공정). 1회의 상기 1차 공정 이후 1회의 상기 2차 공정을 진행하는 것을 1회의 정제공정이라 하고, 상기 정제공정을 총 3회 실시하였다. 3회의 정제공정 후, 중합체를 사이클로헥산온 40g에 녹이고, 감압 농축하여 잔류하는 메탄올 및 증류수를 제거하여, 하기 화학식 A로 표현되는 구조단위를 갖는 비교 중합체 1을 얻었다. (MW: 2,700g/mol)2-hydroxypyrene (9.18g, 42.1mmol), 6-hydroxy-2-naphthaldehyde (6-hydroxy-2-naphthaldehyde, 7.24g, 42.0mmol), p-toluene in a 100ml 2-neck round-bottom flask Sulfonic acid (4.0 g, 23.2 mmol) and 1,6-dioxane (38 g) were added, followed by stirring under reflux. Thereafter, the polymerization reaction was performed by stirring at 110° C. for 1 to 20 hours, and the reaction was completed when the weight average molecular weight was 2,000 to 3,500. After completion of the polymerization reaction, it was slowly cooled to room temperature, and the reactant was put into 40 g of distilled water and 400 g of methanol, stirred vigorously, and then left still. After removing the supernatant and dissolving the precipitate in 80 g of cyclohexanone, 320 g of methanol was added thereto, stirred vigorously, and allowed to stand (first step). The supernatant was removed again and the precipitate was dissolved in 80 g of cyclohexanone (second step). Performing the second process once after the first process is referred to as a one-time purification process, and the purification process was performed three times in total. After three purification steps, the polymer was dissolved in 40 g of cyclohexanone, and concentrated under reduced pressure to remove residual methanol and distilled water to obtain Comparative Polymer 1 having a structural unit represented by the following Chemical Formula A. (MW: 2,700 g/mol)

[화학식 A][Formula A]

Figure pat00049
Figure pat00049

비교 합성예 2Comparative Synthesis Example 2

100ml 2구 둥근바닥 플라스크에 1,1’-바이페닐-4-올(7.15g, 42.0mmol), 파이렌-1-카발데히드(pyrene-1-carbaldehyde, 9.67g, 42.0mmol), p-톨루엔술폰산(4.0g, 23.2mmol), 및 1,6-다이옥산(39g)을 넣고, 환류하면서 교반하였다. 이후, 110℃에서 1 내지 20시간 동안 교반하여 중합 반응을 수행하고, 중량평균 분자량이 2,000 내지 3,500일 때 반응을 완료하였다. 중합 반응 완료 후, 상온으로 서서히 냉각시키고, 반응물을 증류수 40g 및 메탄올 400g에 넣고 강하게 교반한 후 정치시켰다. 상등액을 제거하고 침전물을 사이클로헥산온 80g에 녹인 후, 메탄올 320g을 넣고 강하게 교반한 후, 정치시켰다(1차 공정). 다시 상등액을 제거하고 침전물을 사이클로헥산온 80g에 녹였다(2차 공정). 1회의 상기 1차 공정 이후 1회의 상기 2차 공정을 진행하는 것을 1회의 정제공정이라 하고, 상기 정제공정을 총 3회 실시하였다. 3회의 정제공정 후, 중합체를 사이클로헥산온 40g에 녹이고, 감압 농축하여 잔류하는 메탄올 및 증류수를 제거하여, 하기 화학식 B로 표현되는 구조단위를 갖는 비교 중합체 2를 얻었다. (MW: 2,300g/mol)1,1'-biphenyl-4-ol (7.15g, 42.0mmol), pyrene-1-carbaldehyde (9.67g, 42.0mmol), p-toluene in a 100ml 2-neck round-bottom flask Sulfonic acid (4.0 g, 23.2 mmol), and 1,6-dioxane (39 g) were added, followed by stirring under reflux. Thereafter, the polymerization reaction was performed by stirring at 110° C. for 1 to 20 hours, and the reaction was completed when the weight average molecular weight was 2,000 to 3,500. After completion of the polymerization reaction, it was slowly cooled to room temperature, and the reactant was put into 40 g of distilled water and 400 g of methanol, stirred vigorously, and then left still. After removing the supernatant and dissolving the precipitate in 80 g of cyclohexanone, 320 g of methanol was added thereto, stirred vigorously, and allowed to stand (first step). The supernatant was removed again and the precipitate was dissolved in 80 g of cyclohexanone (second step). Performing the second process once after the first process is referred to as a one-time purification process, and the purification process was performed three times in total. After three purification steps, the polymer was dissolved in 40 g of cyclohexanone, and concentrated under reduced pressure to remove residual methanol and distilled water, thereby obtaining Comparative Polymer 2 having a structural unit represented by the following Chemical Formula B. (MW: 2,300 g/mol)

[화학식 B] [Formula B]

Figure pat00050
Figure pat00050

비교 합성예 3Comparative Synthesis Example 3

100ml 2구 둥근바닥 플라스크에 4,4’-(9-플루오레닐리덴)다이페놀(4,4’-(9-fluorenylidene)diphenol, 8.84g, 21.0mmol), 1,1’-바이페닐-4,4’-다이올(3.03g, 16.3mmol), 파라포름알데히드(1.27g, 42.3mmol), p-톨루엔술폰산(0.16g), 및 PGMEA(27g)을 넣고, 환류하면서 교반하였다. 이후, 70℃에서 1 내지 20시간 동안 교반하여 중합 반응을 수행하고, 중량평균 분자량이 2,000 내지 3,500일 때 반응을 완료하였다. 중합 반응 완료 후, 상온으로 서서히 냉각시키고, 반응물을 증류수 40g 및 메탄올 400g에 넣고 강하게 교반한 후 정치시켰다. 상등액을 제거하고 침전물을 PGMEA 80g에 녹인 후, 메탄올 320g을 넣고 강하게 교반한 후, 정치시켰다(1차 공정). 다시 상등액을 제거하고 침전물을 PGMEA 80g에 녹였다(2차 공정). 1회의 상기 1차 공정 이후 1회의 상기 2차 공정을 진행하는 것을 1회의 정제공정이라 하고, 상기 정제공정을 총 3회 실시하였다. 3회의 정제공정 후, 중합체를 PGMEA 40g에 녹이고, 감압 농축하여 잔류하는 메탄올 및 증류수를 제거하여, 하기 화학식 C로 표현되는 구조단위와 하기 화학식 1c로 표현되는 구조단위를 갖는 비교 중합체 3을 얻었다. (MW: 2,500g/mol)4,4'-(9-fluorenylidene)diphenol (4,4'-(9-fluorenylidene)diphenol, 8.84g, 21.0mmol), 1,1'-biphenyl- 4,4'-diol (3.03 g, 16.3 mmol), paraformaldehyde (1.27 g, 42.3 mmol), p-toluenesulfonic acid (0.16 g), and PGMEA (27 g) were added, and the mixture was stirred under reflux. Thereafter, the polymerization reaction was performed by stirring at 70° C. for 1 to 20 hours, and the reaction was completed when the weight average molecular weight was 2,000 to 3,500. After completion of the polymerization reaction, it was slowly cooled to room temperature, and the reactant was put into 40 g of distilled water and 400 g of methanol, stirred vigorously, and then left still. After removing the supernatant and dissolving the precipitate in 80 g of PGMEA, 320 g of methanol was added, stirred vigorously, and then left still (first step). The supernatant was removed again and the precipitate was dissolved in 80 g of PGMEA (second step). Performing the second process once after the first process is referred to as a one-time purification process, and the purification process was performed three times in total. After three purification steps, the polymer was dissolved in 40 g of PGMEA, concentrated under reduced pressure to remove residual methanol and distilled water, and Comparative Polymer 3 having a structural unit represented by the following Chemical Formula C and a structural unit represented by the following Chemical Formula 1c was obtained. (MW: 2,500 g/mol)

[화학식 C] [화학식 1c][Formula C] [Formula 1c]

Figure pat00051
Figure pat00052
Figure pat00051
Figure pat00052

비교 합성예 4Comparative Synthesis Example 4

100ml 2구 둥근바닥 플라스크에 2-히드록시파이렌(6.99g, 32.0mmol), 6,6'-(9H-플루오렌-9,9-다이일)비스(나프탈렌-2-올) (6,6'-(9H-fluorene-9,9-diyl)bis(naphthalen-2-ol), 14.4g, 32.0mmol), 1,4-비스(메톡시메틸)벤젠(8.59g, 51.7mmol), p-톨루엔술폰산(0.24g), 및 PGMEA(70g)을 넣고, 환류하면서 교반하였다. 이후, 70℃에서 1 내지 20시간 동안 교반하여 중합 반응을 수행하고, 중량평균 분자량이 2,000 내지 3,500일 때 반응을 완료하였다. 중합 반응 완료 후, 상온으로 서서히 냉각시키고, 반응물을 증류수 40g 및 메탄올 400g에 넣고 강하게 교반한 후 정치시켰다. 상등액을 제거하고 침전물을 PGMEA 80g에 녹인 후, 메탄올 320g을 넣고 강하게 교반한 후, 정치시켰다(1차 공정). 다시 상등액을 제거하고 침전물을 PGMEA 80g에 녹였다(2차 공정). 1회의 상기 1차 공정 이후 1회의 상기 2차 공정을 진행하는 것을 1회의 정제공정이라 하고, 상기 정제공정을 총 3회 실시하였다. 3회의 정제공정 후, 중합체를 사이클로헥산온 40g에 녹이고, 감압 농축하여 잔류하는 메탄올 및 증류수를 제거하여, 하기 화학식 1i로 표현되는 구조단위와 하기 화학식 D로 표현되는 구조단위를 갖는 비교 중합체 4를 얻었다. (MW: 3,000g/mol)2-hydroxypyrene (6.99 g, 32.0 mmol), 6,6'-(9H-fluorene-9,9-diyl)bis(naphthalen-2-ol) (6, 6'-(9H-fluorene-9,9-diyl)bis(naphthalen-2-ol), 14.4g, 32.0mmol), 1,4-bis(methoxymethyl)benzene (8.59g, 51.7mmol), p -Toluenesulfonic acid (0.24 g), and PGMEA (70 g) were added, and the mixture was stirred under reflux. Thereafter, the polymerization reaction was performed by stirring at 70° C. for 1 to 20 hours, and the reaction was completed when the weight average molecular weight was 2,000 to 3,500. After completion of the polymerization reaction, it was slowly cooled to room temperature, and the reactant was put into 40 g of distilled water and 400 g of methanol, stirred vigorously, and then left still. After removing the supernatant and dissolving the precipitate in 80 g of PGMEA, 320 g of methanol was added, stirred vigorously, and then left still (first step). The supernatant was removed again and the precipitate was dissolved in 80 g of PGMEA (second step). Performing the second process once after the first process is referred to as a one-time purification process, and the purification process was performed three times in total. After three purification processes, the polymer was dissolved in 40 g of cyclohexanone, and concentrated under reduced pressure to remove residual methanol and distilled water, and Comparative Polymer 4 having a structural unit represented by the following Chemical Formula 1i and a structural unit represented by the following Chemical Formula D was obtained. got it (MW: 3,000 g/mol)

[화학식 1i] [Formula 1i]

Figure pat00053
Figure pat00053

[화학식 D][Formula D]

Figure pat00054
Figure pat00054

평가 1. 내식각성 평가 Evaluation 1. Evaluation of corrosion resistance

PGMEA 또는 1:1 부피비의 PGMEA/사이클로헥산온에 상기 합성예 1 내지 10 및 비교 합성예 1 내지 4에서 얻어진 중합체 1 내지 10 및 비교 중합체 1 내지 4를 각각 넣고 균일하게 녹여 고형분의 함량이 약 15 내지 20 wt%인 실시예 1-1 내지 10-1 및 비교예 1-1 내지 4-1의 하드마스크 조성물을 제조하였다.Polymers 1 to 10 and Comparative Polymers 1 to 4 obtained in Synthesis Examples 1 to 10 and Comparative Synthesis Examples 1 to 4 were added to PGMEA or PGMEA/cyclohexanone in a 1:1 volume ratio, respectively, and uniformly dissolved to obtain a solid content of about 15 To 20 wt% of the hard mask compositions of Examples 1-1 to 10-1 and Comparative Examples 1-1 to 4-1 were prepared.

상기 실시예 1-1 내지 10-1 및 비교예 1-1 내지 4-1에 따른 하드마스크 조성물을 각각 실리콘 웨이퍼에 스핀-코팅한 후, 가열판(hot plate) 위에서 약 400℃에서 2분간 열처리하여 약 5,000Å 두께의 유기막을 형성한 후, 박막두께측정기(K-MAC社)로 유기막의 두께를 측정하였다. 이어서 상기 유기막에 CFx 가스 및 N2/O2 가스를 사용하여 각각 100초 및 60초 동안 건식 식각한 후 유기막의 두께를 다시 측정하였다.After spin-coating the hard mask compositions according to Examples 1-1 to 10-1 and Comparative Examples 1-1 to 4-1 on a silicon wafer, respectively, heat treatment was performed at about 400° C. for 2 minutes on a hot plate. After forming an organic film with a thickness of about 5,000 Å, the thickness of the organic film was measured with a thin film thickness meter (K-MAC). Then, the organic layer was dry-etched using CFx gas and N 2 /O 2 gas for 100 seconds and 60 seconds, respectively, and then the thickness of the organic layer was measured again.

건식 식각 전후의 유기막의 두께 차이와 식각 시간으로부터 하기 계산식 1에 의해 식각율(bulk etch rate, BER)을 계산하였다.The bulk etch rate (BER) was calculated from the difference in the thickness of the organic layer before and after dry etching and the etching time by Equation 1 below.

[계산식 1][Formula 1]

식각율(Å/s)=(초기 유기막 두께 - 식각 후 유기막 두께)/식각 시간Etch rate (Å/s) = (initial organic film thickness - organic film thickness after etching) / etch time

그 결과는 표 1과 같다.The results are shown in Table 1.

  Bulk etch rate(Å/s)Bulk etch rate(Å/s) CFxCFx N2/O2 N 2 /O 2 실시예 1-1 (중합체 1)Example 1-1 (Polymer 1) 27.327.3 21.921.9 실시예 2-1 (중합체 2)Example 2-1 (Polymer 2) 26.826.8 22.222.2 실시예 3-1 (중합체 3)Example 3-1 (Polymer 3) 27.927.9 21.421.4 실시예 4-1 (중합체 4)Example 4-1 (Polymer 4) 28.128.1 22.222.2 실시예 5-1 (중합체 5)Example 5-1 (Polymer 5) 26.826.8 23.023.0 실시예 6-1 (중합체 6)Example 6-1 (Polymer 6) 27.027.0 23.323.3 실시예 7-1 (중합체 7)Example 7-1 (Polymer 7) 27.827.8 21.421.4 실시예 8-1 (중합체 8)Example 8-1 (Polymer 8) 27.427.4 21.621.6 실시예 9-1 (중합체 9)Example 9-1 (Polymer 9) 27.027.0 22.522.5 실시예 10-1 (중합체 10)Example 10-1 (Polymer 10) 27.827.8 21.421.4 비교예 1-1 (비교 중합체 1)Comparative Example 1-1 (Comparative Polymer 1) 28.328.3 25.025.0 비교예 2-1 (비교 중합체 2)Comparative Example 2-1 (Comparative Polymer 2) 28.728.7 24.824.8 비교예 3-1 (비교 중합체 3)Comparative Example 3-1 (Comparative Polymer 3) 29.529.5 26.326.3 비교예 4-1 (비교 중합체 4)Comparative Example 4-1 (Comparative Polymer 4) 30.630.6 27.127.1

표 1을 참고하면, 실시예 1-1 내지 10-1에 따른 하드마스크 조성물로 제조한 유기막은 식각 가스에 대한 충분한 내식각성이 있어서, 비교예 1-1 내지 4-1에 따른 하드마스크 조성물로 제조한 유기막과 비교하여 식각 가스에 대한 내식각성이 향상됨을 확인할 수 있다. Referring to Table 1, the organic film prepared with the hard mask composition according to Examples 1-1 to 10-1 has sufficient corrosion resistance to etching gas, so that the hard mask composition according to Comparative Examples 1-1 to 4-1 is used. It can be seen that the etching resistance to the etching gas is improved compared to the prepared organic layer.

평가 2. 막 밀도Evaluation 2. Membrane Density

1:1 부피비의 PGMEA/사이클로헥산온 혼합용매에 상기 합성예 1 내지 10 및 비교 합성예 1 내지 4에서 얻어진 중합체 1 내지 10 및 비교 중합체 1 내지 4를 각각 넣고 균일하게 녹여 고형분 함량이 약 5wt%인 실시예 1-2 내지 10-2 및 비교예 1-2 내지 4-2의 하드마스크 조성물을 제조하였다. Synthesis Examples 1 to 10 in a mixed solvent of PGMEA/cyclohexanone in a 1:1 volume ratio And Polymers 1 to 10 and Comparative Polymers 1 to 4 obtained in Comparative Synthesis Examples 1 to 4 were respectively added and uniformly dissolved in Examples 1-2 to 10-2 and Comparative Examples 1-2 to 4- having a solid content of about 5 wt% A hard mask composition of 2 was prepared.

상기 실시예 1-2 내지 10-2 및 비교예 1-2 내지 4-2에 따른 하드마스크 조성물을 각각 실리콘 웨이퍼 위에 스핀-코팅한 후, 가열판(hot plate) 위에서 약 400℃에서 약 2분간 열처리하여 약 700Å 내지 900 Å 두께의 유기막을 형성하였다. After spin-coating the hard mask compositions according to Examples 1-2 to 10-2 and Comparative Examples 1-2 to 4-2 on a silicon wafer, respectively, heat treatment at about 400° C. for about 2 minutes on a hot plate Thus, an organic film having a thickness of about 700 Å to 900 Å was formed.

형성된 유기막의 막밀도를 X선 반사계(X-ray reflectometer)로 측정하였다.The film density of the formed organic film was measured with an X-ray reflectometer.

그 결과는 표 2와 같다.The results are shown in Table 2.

막밀도 (g/cm3)Film density (g/cm 3 ) 실시예 1-2 (중합체 1)Example 1-2 (Polymer 1) 1.471.47 실시예 2-2 (중합체 2)Example 2-2 (Polymer 2) 1.441.44 실시예 3-2 (중합체 3)Example 3-2 (Polymer 3) 1.481.48 실시예 4-2 (중합체 4)Example 4-2 (Polymer 4) 1.451.45 실시예 5-2 (중합체 5)Example 5-2 (Polymer 5) 1.421.42 실시예 6-2 (중합체 6)Example 6-2 (Polymer 6) 1.431.43 실시예 7-2 (중합체 7)Example 7-2 (Polymer 7) 1.451.45 실시예 8-2 (중합체 8)Example 8-2 (Polymer 8) 1.431.43 실시예 9-2 (중합체 9)Example 9-2 (Polymer 9) 1.451.45 실시예 10-2 (중합체 10)Example 10-2 (Polymer 10) 1.451.45 비교예 1-2 (비교 중합체 1)Comparative Example 1-2 (Comparative Polymer 1) 1.331.33 비교예 2-2 (비교 중합체 2)Comparative Example 2-2 (Comparative Polymer 2) 1.321.32 비교예 3-2 (비교 중합체 3)Comparative Example 3-2 (Comparative Polymer 3) 1.291.29 비교예 4-2 (비교 중합체 4)Comparative Example 4-2 (Comparative Polymer 4) 1.261.26

표 2를 참고하면, 실시예 1-2 내지 10-2에 따른 하드마스크 조성물로부터 형성된 유기막은 비교예 1-2 내지 4-2에 따른 하드마스크 조성물로부터 형성된 유기막과 비교하여 향상된 막밀도를 나타냄을 확인할 수 있다.Referring to Table 2, the organic film formed from the hard mask composition according to Examples 1-2 to 10-2 showed improved film density compared to the organic film formed from the hard mask composition according to Comparative Examples 1-2 to 4-2. can confirm.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.Although preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements by those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims are also presented. It belongs to the scope of the right of the invention.

Claims (13)

하기 화학식 1로 표현되는 제1 구조단위 및 하기 화학식 2로 표현되는 제2 구조단위를 포함하는 중합체; 및 용매를 포함하는 하드마스크 조성물:
[화학식 1] [화학식 2]
Figure pat00055
Figure pat00056

상기 화학식 1 및 화학식 2에서,
A는 적어도 하나의 히드록시기로 치환된 파이렌 모이어티이고,
B는 하기 화학식 3으로 표현되는 모이어티이고,
L1 및 L2는 각각 독립적으로 하기 화학식 4로 표현되는 2가의 유기기이다:
[화학식 3]
Figure pat00057

상기 화학식 3에서,
Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 방향족 고리다:
[화학식 4]
Figure pat00058

상기 화학식 4에서,
X는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기이고,
R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐기, 니트로기, 아미노기, 히드록시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 또는 이들의 조합이고,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 존재하거나 서로 연결되어 고리를 형성하고,
R3 및 R4는 각각 독립적으로 존재하거나 서로 연결되어 고리를 형성하고,
n은 0 또는 1이고, m은 0 내지 3의 정수이고,
*는 중합체 내 다른 모이어티와의 연결지점이다.
a polymer including a first structural unit represented by the following Chemical Formula 1 and a second structural unit represented by the following Chemical Formula 2; and a hardmask composition comprising a solvent:
[Formula 1] [Formula 2]
Figure pat00055
Figure pat00056

In Formula 1 and Formula 2,
A is a pyrene moiety substituted with at least one hydroxy group,
B is a moiety represented by the following formula (3),
L 1 and L 2 are each independently a divalent organic group represented by the following Chemical Formula 4:
[Formula 3]
Figure pat00057

In Formula 3,
Ar 1 and Ar 2 are each independently a substituted or unsubstituted C6 to C30 aromatic ring:
[Formula 4]
Figure pat00058

In Formula 4,
X is a substituted or unsubstituted C6 to C30 arylene group,
R 1 to R 4 are each independently hydrogen, deuterium, a halogen group, a nitro group, an amino group, a hydroxy group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, or a combination thereof,
R 1 and R 2 are each independently present or linked to each other to form a ring,
R 3 and R 4 are each independently present or linked to each other to form a ring,
n is 0 or 1, m is an integer from 0 to 3,
* is the point of connection with other moieties in the polymer.
제1항에서,
A는 하기 화학식 2-1 내지 2-3에서 선택되는 어느 하나인 하드마스크 조성물:
[화학식 2-1] [화학식 2-2]
Figure pat00059
Figure pat00060

[화학식 2-3]
Figure pat00061

상기 화학식 2-1 내지 2-3에서,
R5는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴옥시기, 할로겐기, 시아노기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기 또는 이들의 조합이고,
a는 0 내지 3의 정수이다.
In claim 1,
A is any one selected from the following formulas 2-1 to 2-3 hard mask composition:
[Formula 2-1] [Formula 2-2]
Figure pat00059
Figure pat00060

[Formula 2-3]
Figure pat00061

In Formulas 2-1 to 2-3,
R 5 is a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkoxy group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryloxy group, a halogen group, a cyano group, an amino group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkylamino group, a substituted or unsubstituted a C1 to C10 alkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroalkyl group, or a combination thereof;
a is an integer from 0 to 3.
제1항에서,
Ar1 및 Ar2는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 벤젠, 치환 또는 비치환된 나프탈렌, 치환 또는 비치환된 안트라센, 치환 또는 비치환된 페난트렌, 치환 또는 비치환된 파이렌, 치환 또는 비치환된 테트라센, 치환 또는 비치환된 벤조페난트렌, 치환 또는 비치환된 벤조안트라센, 치환 또는 비치환된 크리센, 치환 또는 비치환된 트라이페닐렌 또는 이들의 조합인 하드마스크 조성물.
In claim 1,
Ar 1 and Ar 2 are each independently substituted or unsubstituted benzene, substituted or unsubstituted naphthalene, substituted or unsubstituted anthracene, substituted or unsubstituted phenanthrene, substituted or unsubstituted pyrene, substituted or unsubstituted tetracene, substituted or unsubstituted benzophenanthrene, substituted or unsubstituted benzoanthracene, substituted or unsubstituted chrysene, substituted or unsubstituted triphenylene, or a combination thereof.
제1항에서,
Ar1 및 Ar2 중 적어도 하나는, 적어도 하나의 히드록시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴옥시기, 할로겐기, 시아노기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬아미노기, 또는 이들의 조합으로 치환된 하드마스크 조성물.
In claim 1,
At least one of Ar 1 and Ar 2 is at least one hydroxyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkoxy group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryloxy group, a halogen group, a cyano group, an amino group, a substituted or unsubstituted A hard mask composition substituted with a C1 to C30 alkylamino group, or a combination thereof.
제1항에서,
상기 화학식 3으로 표현되는 모이어티는 하기 화학식 3-1 내지 3-3 중 어느 하나로 표현되는 하드마스크 조성물:
[화학식 3-1] [화학식 3-2]
Figure pat00062
Figure pat00063

[화학식 3-3]
Figure pat00064

상기 화학식 3-1 내지 3-3에서,
R6 및 R7은 각각 독립적으로 히드록시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴옥시기, 할로겐기, 시아노기, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬아미노기 또는 이들의 조합이고,
b 및 c는 각각 독립적으로 0 내지 5의 정수이되, b 및 c의 합은 1 내지 10의 정수이다.
In claim 1,
The moiety represented by Formula 3 is a hard mask composition represented by any one of Formulas 3-1 to 3-3:
[Formula 3-1] [Formula 3-2]
Figure pat00062
Figure pat00063

[Formula 3-3]
Figure pat00064

In Formulas 3-1 to 3-3,
R 6 and R 7 are each independently a hydroxyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkoxy group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryloxy group, a halogen group, a cyano group, an amino group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 group an alkylamino group or a combination thereof,
b and c are each independently an integer of 0 to 5, but the sum of b and c is an integer of 1 to 10.
제1항에서,
R6 및 R7은 각각 독립적으로 히드록시기, 치환 또는 비치환된 메톡시기, 치환 또는 비치환된 에톡시기, 치환 또는 비치환된 프로폭시기, 치환 또는 비치환된 부톡시기, 치환 또는 비치환된 펜톡시기 또는 이들의 조합인 하드마스크 조성물.
In claim 1,
R 6 and R 7 are each independently a hydroxyl group, a substituted or unsubstituted methoxy group, a substituted or unsubstituted ethoxy group, a substituted or unsubstituted propoxy group, a substituted or unsubstituted butoxy group, a substituted or unsubstituted pentoxy group A hard mask composition that is a period or a combination thereof.
제1항에서,
X는 하기 그룹 1에서 선택되는 치환 또는 비치환된 어느 하나인 하드마스크 조성물:
[그룹 1]
Figure pat00065

상기 그룹 1에서,
W는 단일 결합, 산소(-O-), 황(-S-), -SO2-, 치환 또는 비치환된 에테닐렌, 카보닐(-C(=O)-), CRaRb, NRc 또는 이들의 조합이고,
Ra 내지 Rc는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 카복실기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 옥소알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시카보닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 헤테로고리기 또는 이들의 조합이고,
p는 1 내지 30의 정수이고,
*는 화학식 4의 중합체 내 다른 모이어티와의 연결지점이다.
In claim 1,
X is a substituted or unsubstituted hard mask composition selected from the following group 1:
[Group 1]
Figure pat00065

In group 1,
W is a single bond, oxygen (-O-), sulfur (-S-), -SO 2 -, substituted or unsubstituted ethenylene, carbonyl (-C(=O)-), CR a R b , NR c or a combination thereof,
R a to R c are each independently hydrogen, halogen, a carboxyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 oxoalkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkoxycarbonyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkoxy group, A substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroalkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to a C30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkenyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 heterocyclic group, or a combination thereof;
p is an integer from 1 to 30,
* is the point of connection with other moieties in the polymer of formula (4).
제1항에서,
R1 내지 R4는 모두 수소이거나,
R1 내지 R4는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 또는 이들의 조합인 하드마스크 조성물.
In claim 1,
R 1 to R 4 are all hydrogen,
R 1 to R 4 are each independently a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, or a combination thereof.
제1항에서,
m 및 n은 서로 같은 정수인 하드마스크 조성물.
In claim 1,
m and n are integers equal to each other.
제1항에서,
상기 화학식 4는 하기 화학식 4-1 또는 4-2로 표현되는 하드마스크 조성물:
[화학식 4-1]
Figure pat00066

[화학식 4-2]
Figure pat00067

상기 화학식 4-1 및 4-2에서,
X는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴렌기이고,
R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소, 중수소, 할로겐기, 니트로기, 아미노기, 히드록시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기 또는 이들의 조합이고,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 존재하거나 서로 연결되어 고리를 형성하고,
R3 및 R4는 각각 독립적으로 존재하거나 서로 연결되어 고리를 형성하고,
*는 중합체 내 다른 모이어티와의 연결지점이다.
In claim 1,
Chemical formula 4 is a hard mask composition represented by the following Chemical Formula 4-1 or 4-2:
[Formula 4-1]
Figure pat00066

[Formula 4-2]
Figure pat00067

In Formulas 4-1 and 4-2,
X is a substituted or unsubstituted C6 to C30 arylene group,
R 1 to R 4 are each independently hydrogen, deuterium, a halogen group, a nitro group, an amino group, a hydroxy group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, or a combination thereof,
R 1 and R 2 are each independently present or linked to each other to form a ring,
R 3 and R 4 are each independently present or linked to each other to form a ring,
* is the point of connection with other moieties in the polymer.
제1항에서,
L1 및 L2는 각각 독립적으로 하기 그룹 2에서 선택되는 어느 하나인 하드마스크 조성물:
[그룹 2]
Figure pat00068

상기 그룹 2에서, *는 중합체 내 다른 모이어티와의 연결지점이다.
In claim 1,
L 1 and L 2 are each independently any one selected from the following group 2: a hard mask composition:
[Group 2]
Figure pat00068

In group 2 above, * is the point of connection with other moieties in the polymer.
제1항에서,
L1 및 L2는 서로 같은 하드마스크 조성물.
In claim 1,
L 1 and L 2 are the same hard mask composition.
재료 층 위에 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 하드마스크 조성물을 도포하고 열처리하여 하드마스크 층을 형성하는 단계,
상기 하드마스크 층 위에 포토레지스트 층을 형성하는 단계,
상기 포토레지스트 층을 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계,
상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 하드마스크 층을 선택적으로 제거하고 상기 재료 층의 일부를 노출하는 단계, 그리고
상기 재료 층의 노출된 부분을 식각하는 단계
를 포함하는 패턴 형성 방법.
A step of applying the hardmask composition according to any one of claims 1 to 12 on the material layer and heat-treating it 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 removing the hardmask layer using the photoresist pattern and exposing a portion of the material layer; and
etching the exposed portion of the material layer;
A pattern forming method comprising a.
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