KR20230020811A - Resist underlayer composition, and method of forming patterns using the composition - Google Patents

Resist underlayer composition, and method of forming patterns using the composition Download PDF

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김민수
백재열
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Abstract

The invention relates to a composition for a resist underlayer film and a method for forming a pattern using the composition for a resist underlayer film, comprising: a polymer A including a heterocycle containing at least two nitrogen atoms; a compound B comprising at least a single ring, a fused ring in which two or more single rings are fused, and a non-fused ring in which two or more single rings are connected by a single bond, substituted or unsubstituted C1 to C5 alkylene group, O or C(O), wherein the single ring is a substituted or unsubstituted C6 to C30 aromatic ring or a substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroaromatic ring, and includes at least 5 such single rings in a structural unit; and a solvent. Accordingly, the present invention can be advantageously used in forming fine patterns of photoresist using a high-energy light source.

Description

레지스트 하층막용 조성물 및 이를 이용한 패턴형성방법 {RESIST UNDERLAYER COMPOSITION, AND METHOD OF FORMING PATTERNS USING THE COMPOSITION}Composition for resist underlayer film and pattern formation method using the same {RESIST UNDERLAYER COMPOSITION, AND METHOD OF FORMING PATTERNS USING THE COMPOSITION}

본 기재는 레지스트 하층막용 조성물, 및 이를 이용한 패턴형성방법에 관한 것이다.The present disclosure relates to a composition for a resist underlayer film, and a pattern formation method using the same.

최근 반도체 산업은 수백 나노미터 크기의 패턴에서 수 내지 수십 나노미터 크기의 패턴을 가지는 초미세 기술로 발전하고 있다. 이러한 초미세 기술을 실현하기 위해서는 효과적인 리쏘그래픽 기법이 필수적이다.In recent years, the semiconductor industry has been developing from hundreds of nanometer-sized patterns to ultra-fine technologies having several to several tens of nanometer-sized patterns. Effective lithographic techniques are essential to realize these ultra-fine technologies.

리쏘그래픽 기법은 실리콘 웨이퍼 등의 반도체 기판 상에 포토레지스트 막을 코팅하여 박막을 형성하고, 그 위에 디바이스의 패턴이 그려진 마스크 패턴을 개재하여 자외선 등의 활성화 조사선을 조사한 후 현상하여, 얻어진 포토레지스트 패턴을 보호막으로 하여 기판을 에칭처리함으로써, 기판 표면에 상기 패턴에 대응하는 미세패턴을 형성하는 가공법이다.The lithographic technique coats a photoresist film on a semiconductor substrate such as a silicon wafer to form a thin film, irradiates activating radiation such as ultraviolet rays through a mask pattern on which a device pattern is drawn, and then develops the obtained photoresist pattern. It is a processing method of forming a fine pattern corresponding to the pattern on the surface of the substrate by etching the substrate as a protective film.

포토레지스트 패턴 형성 단계에서 수행되는 노광 과정은 고해상도의 포토레지스트 이미지를 얻기 위한 중요한 요소 중 하나이다.An exposure process performed in the photoresist pattern forming step is one of the important factors for obtaining a high-resolution photoresist image.

초미세 패턴 제조 기술이 요구됨에 따라, 포토레지스트의 노광에 사용되는 활성화 조사선으로 i-line(365nm), KrF 엑시머 레이저(파장 248nm), ArF 엑시머 레이저(파장 193nm) 등의 단파장이 이용되고 있으며. 이에 따라, 활성화 조사선의 반도체 기판으로부터의 난반사나 정재파 등으로 인한 문제점을 해결하기 위해 레지스트와 반도체 기판 사이에 최적화된 반사율을 갖는 레지스트 하층막(Resist Underlayer)을 개재하여 해결하고자 하는 많은 검토가 이루어지고 있다. As ultra-fine pattern manufacturing technology is required, short wavelengths such as i-line (365 nm), KrF excimer laser (wavelength 248 nm), and ArF excimer laser (wavelength 193 nm) are used as activating radiation used for photoresist exposure. Accordingly, in order to solve problems caused by diffuse reflection or standing waves of activating radiation from a semiconductor substrate, a resist underlayer having an optimized reflectance between the resist and the semiconductor substrate is interposed to solve many studies. there is.

한편, 상기 활성화 조사선 외에 미세 패턴 제조를 위한 광원으로 EUV(Extreme ultraviolet; 파장 13.5nm), E-Beam(전자빔) 등의 고에너지선을 이용하는 방법도 이루어지고 있으며, 해당 광원의 경우 기판으로부터의 반사는 거의 없으나, 패턴 미세화에 따라 레지스트 하층막의 두께가 더욱 박막화 되어야 하고, 형성된 패턴의 무너짐 현상을 개선하기 위해 레지스트와 하부막질의 접착성을 개선하는 연구도 널리 검토되고 있다. 또한, 광원에 대한 효율을 극대화 시키기 위해 하층막을 통해 감도가 향상되는 연구도 검토되고 있다.On the other hand, in addition to the activation radiation, a method of using high-energy rays such as EUV (Extreme ultraviolet; wavelength 13.5 nm) and E-Beam (electron beam) as a light source for fine pattern production has also been made, and in the case of the light source, reflection from the substrate has been made. Although there is little, the thickness of the resist underlayer film has to be further thinned according to pattern refinement, and research on improving the adhesion between the resist and the underlayer film has been widely reviewed to improve the collapse of the formed pattern. In addition, in order to maximize the efficiency of the light source, research on improving sensitivity through an underlayer film is being reviewed.

미세 패터닝 공정에서도 레지스트의 패턴 붕괴가 일어나지 않고, 박막으로 형성되어 에칭 공정시간을 단축시킬 수 있으며, 노광 광원에 대한 감도를 향상시킴으로써 패터닝 성능 및 효율을 개선시킬 수 있는 레지스트 하층막용 조성물을 제공한다. Provided is a composition for a resist underlayer film that does not cause pattern collapse of the resist even in a fine patterning process, is formed into a thin film, can shorten an etching process time, and improves patterning performance and efficiency by improving sensitivity to an exposure light source.

다른 구현예는 상기 레지스트 하층막용 조성물을 이용한 패턴형성방법을 제공한다. Another embodiment provides a pattern forming method using the composition for a resist underlayer film.

일 구현예는, 질소 원자를 적어도 2개 포함하는 헤테로 고리를 포함하는 중합체 A; 단일 고리, 2개 이상의 단일 고리가 융합된 융합 고리, 및 2개 이상의 단일 고리가 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C5 알킬렌기, O 또는 C(O)에 의해 연결된 비융합 고리 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 단일 고리는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 방향족 고리 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로 방향족 고리이며, 구조 단위 내에 상기 단일 고리를 적어도 5개 포함하는 화합물 B; 및 용매를 포함하는 레지스트 하층막용 조성물을 제공한다.One embodiment, Polymer A including a hetero ring containing at least two nitrogen atoms; At least one of a single ring, a fused ring in which two or more single rings are fused, and an unfused ring in which two or more single rings are connected by a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C5 alkylene group, O or C(O) Compound B, wherein the single ring is a substituted or unsubstituted C6 to C30 aromatic ring or a substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroaromatic ring, and includes at least 5 of the single rings in a structural unit; and a solvent for a resist underlayer film.

상기 중합체 A는 하기 화학식 1 내지 화학식 5로 표시되는 구조 단위를 적어도 하나 포함할 수 있다.The polymer A may include at least one structural unit represented by Chemical Formulas 1 to 5 below.

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

[화학식 2][Formula 2]

Figure pat00002
Figure pat00002

[화학식 3] [화학식 4][Formula 3] [Formula 4]

Figure pat00003
Figure pat00004
Figure pat00003
Figure pat00004

[화학식 5][Formula 5]

Figure pat00005
Figure pat00005

상기 화학식 1 내지 화학식 5에서,In Formulas 1 to 5,

환 A는 질소 원자를 적어도 2개 포함하는 헤테로 고리이고,Ring A is a heterocycle containing at least 2 nitrogen atoms,

R1 내지 R6은 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐기, 하이드록시기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 에폭시기, 비닐기, 알릴기, (메트)아크릴레이트기, 옥세탄기, 티올기, 카르복실기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 헤테로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 헤테로알키닐기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로아릴기, 또는 이들의 조합이고,R 1 to R 6 are each independently hydrogen, heavy hydrogen, a halogen group, a hydroxyl group, a cyano group, a nitro group, an amino group, an epoxy group, a vinyl group, an allyl group, a (meth)acrylate group, an oxetane group, and a thiol group. , Carboxyl group, substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, substituted or unsubstituted C2 to C10 alkenyl group, substituted or unsubstituted C2 to C10 alkynyl group, substituted or unsubstituted C1 to C10 heteroalkyl group, substituted or unsubstituted a substituted or unsubstituted C1 to C10 heteroalkenyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 heteroalkynyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 heterocycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 heterocycloalkyl group, A C20 aryl group, a substituted or unsubstituted C1 to C20 heteroaryl group, or a combination thereof;

L1 내지 L12는 각각 독립적으로, 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 헤테로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로아릴렌기, 또는 이들의 조합이고,L 1 to L 12 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 heteroalkylene group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 cycloalkylene group, An unsubstituted C2 to C20 heterocycloalkylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 arylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C20 heteroarylene group, or a combination thereof,

X1 내지 X8은 각각 독립적으로, -O-, -S-, -S(O)-, -S(O)2-, -C(O)-, -(CO)O-, -O(CO), -O(CO)O-, -NR’- (여기서, R””은 수소, 중수소, 또는 C1 내지 C10 알킬기이다), 또는 이들의 조합이고,X 1 to X 8 are each independently -O-, -S-, -S(O)-, -S(O) 2 -, -C(O)-, -(CO)O-, -O( CO), -O(CO)O-, -NR'- (where R”” is hydrogen, deuterium, or a C1 to C10 alkyl group), or a combination thereof,

Y1 및 Y2는 각각 독립적으로, 할로겐기, 하이드록시기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 에폭시기, 비닐기, 알릴기, (메트)아크릴레이트기, 옥세탄기, 티올기, 카르복실기, 또는 이들의 조합이며,Y 1 and Y 2 are each independently a halogen group, a hydroxyl group, a cyano group, a nitro group, an amino group, an epoxy group, a vinyl group, an allyl group, a (meth)acrylate group, an oxetane group, a thiol group, a carboxyl group, or is a combination of these

*는 연결지점이다.* is a connection point.

상기 R1 내지 R6은 각각 독립적으로, 수소, 하이드록시기, 에폭시기, 비닐기, 알릴기, (메트)아크릴레이트기, 옥세탄기, 티올기, 카르복실기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 헤테로알킬기, 또는 이들의 조합이고,Wherein R 1 to R 6 are each independently hydrogen, a hydroxyl group, an epoxy group, a vinyl group, an allyl group, a (meth)acrylate group, an oxetane group, a thiol group, a carboxyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group , A substituted or unsubstituted C1 to C10 heteroalkyl group, or a combination thereof,

상기 L1 내지 L12는 각각 독립적으로, 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 헤테로알킬렌기, 또는 이들의 조합이며,Wherein L 1 to L 12 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 heteroalkylene group, or a combination thereof;

상기 X1 내지 X8은 각각 독립적으로, -O-, -S-, -C(O)-, -(CO)O-, -O(CO), 또는 이들의 조합일 수 있다.The X 1 to X 8 may each independently be -O-, -S-, -C(O)-, -(CO)O-, -O(CO), or a combination thereof.

상기 질소 원자를 적어도 2개 포함하는 헤테로 고리는 하기 화학식 A-1 내지 화학식 A-8로 표현되는 구조 중 적어도 하나일 수 있다.The heterocycle including at least two nitrogen atoms may be at least one of structures represented by Formulas A-1 to A-8 below.

[화학식 A-1] [화학식 A-2] [화학식 A-3] [화학식 A-4][Formula A-1] [Formula A-2] [Formula A-3] [Formula A-4]

Figure pat00006
Figure pat00007
Figure pat00008
Figure pat00006
Figure pat00007
Figure pat00008

[화학식 A-5] [화학식 A-6] [화학식 A-7] [화학식 A-8][Formula A-5] [Formula A-6] [Formula A-7] [Formula A-8]

Figure pat00009
Figure pat00009

상기 화학식 A-1 내지 상기 화학식 A-8에서, In Formula A-1 to Formula A-8,

Ra, Rb, Rx 및 Ry는 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐기, 하이드록시기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 에폭시기, 비닐기, (메트)아크릴레이트기, 옥세탄기, 티올기, 카르복실기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 티오알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 티오아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 또는 이들의 조합이고,R a , R b , R x and R y are each independently hydrogen, heavy hydrogen, a halogen group, a hydroxy group, a cyano group, a nitro group, an amino group, an epoxy group, a vinyl group, a (meth)acrylate group, an oxetane group , Thiol group, carboxyl group, substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, substituted or unsubstituted C2 to C30 alkynyl group, substituted or unsubstituted C1 to C10 alkoxy group, substituted Or an unsubstituted C1 to C30 thioalkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryloxy group, a substituted or unsubstituted A C6 to C30 thioaryl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroaryl group, or a combination thereof;

La 및 Lb는 각각 독립적으로, 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 헤테로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로아릴렌기, 또는 이들의 조합이고,L a and L b are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 heteroalkylene group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 cycloalkylene group, An unsubstituted C2 to C20 heterocycloalkylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 arylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C20 heteroarylene group, or a combination thereof,

*는 각각 중합체 내에서의 연결지점이다.* is a linkage point within the polymer, respectively.

상기 Ra 및 Rb는 각각 독립적으로, 수소, 하이드록시기, 에폭시기, 비닐기, 알릴기, (메트)아크릴레이트기, 옥세탄기, 티올기, 카르복실기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 헤테로알킬기, 또는 이들의 조합이고,Wherein R a and R b are each independently hydrogen, a hydroxyl group, an epoxy group, a vinyl group, an allyl group, a (meth)acrylate group, an oxetane group, a thiol group, a carboxyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group , A substituted or unsubstituted C1 to C10 heteroalkyl group, or a combination thereof,

상기 Rx 및 Ry는 각각 독립적으로, 수소, 하이드록시기, 에폭시기, 비닐기, 알릴기, (메트)아크릴레이트기, 옥세탄기, 티올기, 카르복실기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 헤테로알킬기, 또는 이들의 조합이고,Wherein R x and R y are each independently hydrogen, a hydroxyl group, an epoxy group, a vinyl group, an allyl group, a (meth)acrylate group, an oxetane group, a thiol group, a carboxyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group , A substituted or unsubstituted C1 to C10 heteroalkyl group, or a combination thereof,

상기 La 및 Lb는 각각 독립적으로, 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 헤테로알킬렌기, 또는 이들의 조합일 수 있다.L a and L b may each independently be a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 heteroalkylene group, or a combination thereof.

상기 중합체 A는 하기 화학식 6 내지 화학식 11로 표시되는 구조 단위를 적어도 하나 포함할 수 있다.The polymer A may include at least one structural unit represented by Chemical Formulas 6 to 11 below.

[화학식 6][Formula 6]

Figure pat00010
Figure pat00010

[화학식 7][Formula 7]

Figure pat00011
Figure pat00011

[화학식 8][Formula 8]

Figure pat00012
Figure pat00012

[화학식 9][Formula 9]

Figure pat00013
Figure pat00013

[화학식 10][Formula 10]

Figure pat00014
Figure pat00014

[화학식 11][Formula 11]

Figure pat00015
Figure pat00015

상기 화학식 6 내지 화학식 11에서, In Formulas 6 to 11,

*는 중합체의 주쇄, 측쇄 또는 말단기와 연결되는 지점이다.* is a point connected to the main chain, side chain or terminal group of the polymer.

상기 중합체 A는 하기 화학식 12 내지 화학식 16으로 표시되는 구조 단위를 적어도 하나 포함하고, 상기 중합체 A의 중량평균분자량은 2,000 g/mol 내지 300,000 g/mol일 수 있다.The polymer A may include at least one structural unit represented by Chemical Formulas 12 to 16, and the weight average molecular weight of the polymer A may be 2,000 g/mol to 300,000 g/mol.

[화학식 12][Formula 12]

Figure pat00016
Figure pat00016

[화학식 13][Formula 13]

Figure pat00017
Figure pat00017

[화학식 14] [화학식 15][Formula 14] [Formula 15]

Figure pat00018
Figure pat00018

[화학식 16][Formula 16]

Figure pat00019
Figure pat00019

상기 화학식 12 내지 화학식 16에서,In Formulas 12 to 16,

*는 중합체의 주쇄, 측쇄 또는 말단기와 연결되는 지점이다.* is a point connected to the main chain, side chain or terminal group of the polymer.

상기 단일 고리, 융합 고리, 및 비융합 고리는 하기 그룹 Ⅰ에 나열된 구조를 적어도 하나 포함할 수 있다.The single ring, fused ring, and non-fused ring may include at least one structure listed in Group I below.

[그룹 Ⅰ][Group I]

Figure pat00020
Figure pat00020

상기 그룹 Ⅰ에서,In Group I,

Z1은 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C5 알킬렌기, O 또는 C(O)이고, Z 1 is a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C5 alkylene group, O or C(O);

Z3 내지 Z18은 각각 독립적으로 C(O), NRc, O, S, CRdRe 또는 이들의 조합이고, Z 3 to Z 18 are each independently C(O), NR c , O, S, CR d R e or a combination thereof;

Rc 내지 Re는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로아릴기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기, 또는 이들의 조합이다.R c to R e are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 heteroaryl group, a halogen atom, or a halogen-containing group. , or a combination thereof.

상기 단일 고리, 융합 고리, 및 비융합 고리는 하기 화학식 B-1 내지 화학식 B-5로 표현되는 구조 중 적어도 하나일 수 있다.The single ring, the fused ring, and the non-fused ring may be at least one of structures represented by Chemical Formulas B-1 to Chemical Formulas B-5.

[화학식 B-1][Formula B-1]

Figure pat00021
Figure pat00021

[화학식 B-2][Formula B-2]

Figure pat00022
Figure pat00022

[화학식 B-3][Formula B-3]

Figure pat00023
Figure pat00023

[화학식 B-4][Formula B-4]

Figure pat00024
Figure pat00024

[화학식 B-5][Formula B-5]

Figure pat00025
Figure pat00025

상기 화학식 B-1 내지 화학식 B-5에서,In Formula B-1 to Formula B-5,

Rf는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로아릴기, 또는 이들의 조합이고,R f is hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 heteroaryl group, or a combination thereof;

*는 연결지점이다.* is a connection point.

상기 화합물 B는 하기 화학식 17 내지 화학식 19로 표시되는 구조 단위를 적어도 하나 포함할 수 있다.The compound B may include at least one structural unit represented by Chemical Formulas 17 to 19 below.

[화학식 17][Formula 17]

Figure pat00026
Figure pat00026

[화학식 18][Formula 18]

Figure pat00027
Figure pat00027

[화학식 19][Formula 19]

Figure pat00028
Figure pat00028

상기 화학식 17 내지 화학식 19에서,In Formulas 17 to 19,

L13 내지 L18은 각각 독립적으로, 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 헤테로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로아릴렌기, 또는 이들의 조합이고,L 13 to L 18 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 heteroalkylene group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 cycloalkylene group, An unsubstituted C2 to C20 heterocycloalkylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 arylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C20 heteroarylene group, or a combination thereof,

*는 화합물의 주쇄, 측쇄 또는 말단기와 연결되는 지점이다.* is a point connected to the main chain, side chain or terminal group of the compound.

상기 화합물 B는 하기 화학식 20 내지 화학식 22 중 어느 하나로 표시되는 구조 단위를 적어도 하나 포함하는 단분자, 올리고머 및 중합체 중 어느 하나일 수 있다.The compound B may be any one of a single molecule, an oligomer, and a polymer including at least one structural unit represented by any one of Formulas 20 to 22 below.

[화학식 20][Formula 20]

Figure pat00029
Figure pat00029

[화학식 21][Formula 21]

Figure pat00030
Figure pat00030

[화학식 22][Formula 22]

Figure pat00031
Figure pat00031

상기 화학식 20 내지 화학식 22에서, In Formulas 20 to 22,

*는 주쇄, 측쇄 또는 말단기와 연결되는 지점이다.* is a point connected to the main chain, side chain or terminal group.

상기 화합물 B는 단분자 또는 올리고머이고, 분자량은 300 내지 3,000 g/mol 일 수 있다.The compound B may be a single molecule or an oligomer, and may have a molecular weight of 300 to 3,000 g/mol.

상기 화합물 B는 중합체이고, 중량평균분자량은 1,000 g/mol 내지 50,000 g/mol 일 수 있다.The compound B is a polymer, and may have a weight average molecular weight of 1,000 g/mol to 50,000 g/mol.

상기 조성물은 상기 중합체 A 및 화합물 B를 90:10 내지 10:90의 중량비로 포함할 수 있다.The composition may include the polymer A and the compound B in a weight ratio of 90:10 to 10:90.

상기 중합체 A, 및 상기 화합물 B의 총 중량은 상기 레지스트 하층막용 조성물 총 중량을 기준으로 0.1 중량% 내지 50 중량%로 포함될 수 있다.A total weight of the polymer A and the compound B may be included in an amount of 0.1 wt% to 50 wt% based on the total weight of the resist underlayer composition.

상기 조성물은 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 노볼락계 수지, 글리콜루릴계 수지, 및 멜라민계 수지로부터 선택되는 하나 이상의 중합체를 더 포함할 수 있다.The composition may further include one or more polymers selected from acrylic resins, epoxy resins, novolak-based resins, glycoluril-based resins, and melamine-based resins.

상기 조성물은 계면활성제, 열산 발생제, 가소제, 또는 이들의 조합을 포함하는 첨가제를 더 포함할 수 있다.The composition may further include an additive including a surfactant, a thermal acid generator, a plasticizer, or a combination thereof.

다른 일 구현예는, 기판 위에 식각 대상 막을 형성하는 단계, 상기 식각 대상 막 위에 일 구현예에 따른 레지스트 하층막용 조성물을 적용하여 레지스트 하층막을 형성하는 단계, 상기 레지스트 하층막 위에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계, 그리고 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 레지스트 하층막 및 상기 식각 대상막을 순차적으로 식각하는 단계를 포함하는 패턴 형성 방법을 제공한다.In another embodiment, forming a film to be etched on a substrate, forming a resist underlayer film by applying the composition for a resist underlayer film according to an embodiment onto the film to be etched, forming a photoresist pattern on the resist underlayer film and sequentially etching the resist underlayer layer and the etch target layer using the photoresist pattern as an etching mask.

상기 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계는 상기 레지스트 하층막 위에 포토레지스트 막을 형성하는 단계, 상기 포토레지스트 막을 노광하는 단계, 그리고 상기 포토레지스트 막을 현상하는 단계를 포함할 수 있다.The forming of the photoresist pattern may include forming a photoresist layer on the resist underlayer, exposing the photoresist layer, and developing the photoresist layer.

상기 레지스트 하층막을 형성하는 단계는 상기 레지스트 하층막용 조성물의 코팅 후 100 ℃ 내지 500 ℃의 온도로 열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.The forming of the resist underlayer film may further include heat treatment at a temperature of 100° C. to 500° C. after coating the composition for the resist underlayer film.

일 구현예에 따른 레지스트 하층막용 조성물은 EUV 등 소정 파장에 대해 초박막의 필름 형성이 가능한 동시에 우수한 코팅성, 평탄화 특성, 및 포토레지스트와의 접착성을 가지며, 리쏘그래피 공정 중에 사용되는 용액들에 대해 우수한 내화학성 및 빠른 식각 속도(etch rate)를 가지는 레지스트 하층막을 제공할 수 있다. 따라서, 일 구현예 따른 레지스트 하층막용 조성물 또는 그로부터 제조되는 레지스트 하층막은 EUV 등 고에너지 광원을 이용한 포토레지스트의 미세 패턴 형성에 유리하게 사용될 수 있다.The composition for a resist underlayer film according to an embodiment is capable of forming an ultra-thin film for a predetermined wavelength such as EUV, and has excellent coating properties, planarization properties, and adhesion to a photoresist, and is suitable for solutions used during a lithography process. A resist underlayer film having excellent chemical resistance and a fast etch rate can be provided. Therefore, the composition for a resist underlayer film according to one embodiment or a resist underlayer film prepared therefrom may be advantageously used for forming a fine pattern of a photoresist using a high-energy light source such as EUV.

도 1 내지 도 5는 일 구현예에 따른 레지스트 하층막용 조성물을 이용한 패턴 형성방법을 설명하기 위한 단면도이다.1 to 5 are cross-sectional views illustrating a method of forming a pattern using a composition for a resist underlayer film according to an embodiment.

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

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. In the drawings, the thickness is enlarged in order to clearly express various layers and regions, and the same reference numerals are attached to similar parts throughout the specification. When a part such as a layer, film, region, plate, etc. is said to be "on" another part, this includes not only the case where it is "directly on" the other part, but also the case where there is another part in between. Conversely, when a part is said to be "directly on" another part, it means that there is no other part in between.

본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, '치환된'이란, 화합물 중의 수소 원자가 할로겐 원자(F, Br, Cl, 또는 I), 히드록시기, 알콕시기, 니트로기, 시아노기, 아미노기, 아지도기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 카르보닐기, 카르바밀기, 티올기, 에스테르기, 카르복실기나 그의 염, 술폰산기나 그의 염, 인산이나 그의 염, 비닐기, C1 내지 C20 알킬기, C2 내지 C20 알케닐기, C2 내지 C20 알키닐기, C6 내지 C30 아릴기, C7 내지 C30 아릴알킬기, C6 내지 C30 알릴기, C1 내지 C30 알콕시기, C1 내지 C20 헤테로알킬기, C3 내지 C20 헤테로아릴알킬기, C3 내지 C30 사이클로알킬기, C3 내지 C15의 사이클로알케닐기, C6 내지 C15 사이클로알키닐기, C3 내지 C30 헤테로사이클로알킬기 및 이들의 조합에서 선택된 치환기로 치환된 것을 의미한다.Unless otherwise defined herein, 'substituted' means that a hydrogen atom in a compound is a halogen atom (F, Br, Cl, or I), a hydroxy group, an alkoxy group, a nitro group, a cyano group, an amino group, an azido group, an amino group A dino group, a hydrazino group, a hydrazono group, a carbonyl group, a carbamyl group, a thiol group, an ester group, a carboxyl group or a salt thereof, a sulfonic acid group or a salt thereof, a phosphoric acid group or a salt thereof, a vinyl group, a C1 to C20 alkyl group, a C2 to C20 alkene Nyl group, C2 to C20 alkynyl group, C6 to C30 aryl group, C7 to C30 arylalkyl group, C6 to C30 allyl 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 C15 cycloalkynyl group, C3 to C30 heterocycloalkyl group, and means substituted with a substituent selected from combinations thereof.

또한, 본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, '헤테로'란, N, O, S 및 P에서 선택된 헤테로 원자를 각각 독립적으로 1 내지 10개 함유한 것을 의미한다.In addition, unless otherwise defined herein, 'hetero' means containing 1 to 10 heteroatoms each independently selected from N, O, S and P.

본 명세서에서 특별히 언급하지 않는 한 중량평균분자량은 분체 시료를 테트라하이드로퓨란(THF)에 녹인 후, Agilent Technologies社의 1200 series 겔 투과 크로마토그래피(Gel Permeation Chromatography; GPC)를 이용하여 측정(컬럼은 Shodex社 LF-804, 표준시료는 Shodex社 폴리스티렌을 사용함)한 것이다.Unless otherwise specified in the present specification, the weight average molecular weight is measured by dissolving the powder sample in tetrahydrofuran (THF) and then using Agilent Technologies' 1200 series Gel Permeation Chromatography (GPC) (column is Shodex). company LF-804, standard sample used Shodex polystyrene).

또한, 본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, '*'는 화합물의 구조단위 또는 화합물 부분(moiety)의 연결 지점을 가리킨다.In addition, unless otherwise defined herein, '*' indicates a structural unit of a compound or a connecting point of a compound moiety.

이하 일 구현예에 따른 레지스트 하층막용 조성물에 관하여 설명한다.Hereinafter, a composition for a resist underlayer film according to an embodiment will be described.

본 발명은 ArF 엑시머 레이저(파장 193nm) 등의 단파장 광원, 또는 EUV(Extreme ultraviolet; 파장 13.5nm) 등 고 에너지선을 이용한 포토리소그래피의 미세 패턴 형성 공정 중 레지스트 패턴의 붕괴를 방지하고, 초박막으로 도포되어 에칭 공정 시간을 감축시킬 수 있으며, 노광 광원에 대한 감도의 향상으로 포토레지스트의 패터닝을 개선시킬 수 있는 레지스트 하층막용 조성물, 그리고 이러한 하층막을 이용한 포토레지스트 패턴 형성 방법에 관한 것이다.The present invention prevents the collapse of the resist pattern during the micro-pattern formation process of photolithography using a short-wavelength light source such as an ArF excimer laser (wavelength 193 nm) or a high-energy ray such as EUV (Extreme ultraviolet; wavelength 13.5 nm), and is coated with an ultra-thin film The present invention relates to a composition for a resist underlayer film capable of reducing an etching process time and improving photoresist patterning by improving sensitivity to an exposure light source, and a method of forming a photoresist pattern using such an underlayer film.

구체적으로, 일 구현예에 따른 레지스트 하층막용 조성물은 질소 원자를 적어도 2개 포함하는 헤테로 고리를 포함하는 중합체 A; 단일 고리, 2개 이상의 단일 고리가 융합된 융합 고리, 및 2개 이상의 단일 고리가 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C5 알킬렌기, O 또는 C(O)에 의해 연결된 비융합 고리 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 단일 고리는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 방향족 고리 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로 방향족 고리이며, 구조 단위 내에 상기 단일 고리를 적어도 5개 포함하는 화합물 B; 및 용매를 포함한다.Specifically, a composition for a resist underlayer film according to an embodiment includes a polymer A including a heterocycle containing at least 2 nitrogen atoms; At least one of a single ring, a fused ring in which two or more single rings are fused, and an unfused ring in which two or more single rings are connected by a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C5 alkylene group, O or C(O) Compound B, wherein the single ring is a substituted or unsubstituted C6 to C30 aromatic ring or a substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroaromatic ring, and includes at least 5 of the single rings in a structural unit; and a solvent.

상기 일 구현예에 따른 조성물을 포토레지스트의 하부에 도포하여 막을 형성함으로써, 이 막과 포토레지스트 간 밀착성이 향상되어, 미세 피터닝 공정 중에서도 레지스트 패턴의 붕괴를 방지할 수 있고, 노광 광원에 대한 감도가 향상됨에 따라 포토레지스트의 패터닝 성능 및 효율을 개선할 수 있다. 또한 상기 조성물을 이용하여 초박막의 하층막을 형성할 수 있음으로써, 에칭 공정의 시간을 단축시킬 수 있는 장점도 있다.By applying the composition according to one embodiment to the lower part of the photoresist to form a film, the adhesion between the film and the photoresist is improved, and the collapse of the resist pattern can be prevented even during the fine petering process, and sensitivity to exposure light sources As is improved, it is possible to improve the patterning performance and efficiency of the photoresist. In addition, since an ultra-thin lower layer film can be formed using the composition, there is an advantage in that the time of the etching process can be shortened.

상기 조성물에 포함되는 성분 중에서, 화합물 B는 구조 단위 내에 단일 고리를 적어도 5개 포함하는 다환 구조를 가짐으로써, 막 밀도를 향상시킬 수 있다. 구체적으로, 상기 다환 구조로 인하여 전자 밀도가 높아지고, 이에 따라 박막의 밀도를 향상시켜 치밀한 구조의 초박막 형태를 구현할 수 있고, EUV(Extreme ultraviolet; 파장 13.5nm), E-Beam(전자빔) 등의 고에너지선을 이용한 노광 후 패턴형성시 에너지 효율을 향상시킬 수 있다.Among the components included in the composition, compound B has a polycyclic structure including at least 5 single rings in a structural unit, thereby improving film density. Specifically, due to the polycyclic structure, the electron density increases, and accordingly, the density of the thin film can be improved to realize an ultra-thin film form with a dense structure, and high-voltage Energy efficiency can be improved upon pattern formation after exposure using energy rays.

상기 조성물에 포함되는 성분 중에서, 중합체 A는 질소 원자를 적어도 2개 포함하는 헤테로 고리, 예컨대 이소시아누레이트(isocyanurate) 골격 또는 트리아진 골격을 포함함에 따라 에치 선택비가 우수하며, 레지스트 하층막의 막밀도 및 초박막 코팅성에 도움을 줄 수 있다.Among the components included in the composition, polymer A has an excellent etch selectivity as it includes a heterocycle containing at least two nitrogen atoms, such as an isocyanurate backbone or a triazine backbone, and the film density of the resist underlayer film And it can help with ultra-thin coating properties.

따라서 일 구현예에 따른 레지스트 하층막 조성물을 이용하면 부착력과 내화학성이 개선된 동시에 두께가 저감된 레지스트 하층막을 형성할 수 있으며, 이를 통해 상부 포토레지스트 대비 빠른 식각 효과를 기대할 수 있고, 노광 광원에 대한 흡광 효율이 향상되어 패터닝 성능을 개선할 수 있다.Therefore, when the resist underlayer film composition according to one embodiment is used, it is possible to form a resist underlayer film with improved adhesion and chemical resistance and reduced thickness, and through this, a faster etching effect can be expected compared to the upper photoresist, and It is possible to improve the patterning performance by improving the light absorption efficiency.

일 예로, 상기 중합체 A는 하기 화학식 1 내지 화학식 5로 표시되는 구조 단위를 적어도 하나 포함할 수 있다.For example, the polymer A may include at least one structural unit represented by Chemical Formulas 1 to 5 below.

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00032
Figure pat00032

[화학식 2][Formula 2]

Figure pat00033
Figure pat00033

[화학식 3] [화학식 4][Formula 3] [Formula 4]

Figure pat00034
Figure pat00035
Figure pat00034
Figure pat00035

[화학식 5][Formula 5]

Figure pat00036
Figure pat00036

상기 화학식 1 내지 화학식 5에서,In Formulas 1 to 5,

환 A는 질소 원자를 적어도 2개 포함하는 헤테로 고리이고,Ring A is a heterocycle containing at least 2 nitrogen atoms,

R1 내지 R6은 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐기, 하이드록시기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 에폭시기, 비닐기, 알릴기, (메트)아크릴레이트기, 옥세탄기, 티올기, 카르복실기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 헤테로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 헤테로알키닐기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로아릴기, 또는 이들의 조합이고,R 1 to R 6 are each independently hydrogen, heavy hydrogen, a halogen group, a hydroxyl group, a cyano group, a nitro group, an amino group, an epoxy group, a vinyl group, an allyl group, a (meth)acrylate group, an oxetane group, and a thiol group. , Carboxyl group, substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, substituted or unsubstituted C2 to C10 alkenyl group, substituted or unsubstituted C2 to C10 alkynyl group, substituted or unsubstituted C1 to C10 heteroalkyl group, substituted or unsubstituted a substituted or unsubstituted C1 to C10 heteroalkenyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 heteroalkynyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 heterocycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 heterocycloalkyl group, A C20 aryl group, a substituted or unsubstituted C1 to C20 heteroaryl group, or a combination thereof;

L1 내지 L12는 각각 독립적으로, 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 헤테로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로아릴렌기, 또는 이들의 조합이고,L 1 to L 12 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 heteroalkylene group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 cycloalkylene group, An unsubstituted C2 to C20 heterocycloalkylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 arylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C20 heteroarylene group, or a combination thereof,

X1 내지 X8은 각각 독립적으로, -O-, -S-, -S(O)-, -S(O)2-, -C(O)-, -(CO)O-, -O(CO), -O(CO)O-, -NR’- (여기서, R””은 수소, 중수소, 또는 C1 내지 C10 알킬기이다), 또는 이들의 조합이고,X 1 to X 8 are each independently -O-, -S-, -S(O)-, -S(O) 2 -, -C(O)-, -(CO)O-, -O( CO), -O(CO)O-, -NR'- (where R”” is hydrogen, deuterium, or a C1 to C10 alkyl group), or a combination thereof,

Y1 및 Y2는 각각 독립적으로, 할로겐기, 하이드록시기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 에폭시기, 비닐기, 알릴기, (메트)아크릴레이트기, 옥세탄기, 티올기, 카르복실기, 또는 이들의 조합이며,Y 1 and Y 2 are each independently a halogen group, a hydroxyl group, a cyano group, a nitro group, an amino group, an epoxy group, a vinyl group, an allyl group, a (meth)acrylate group, an oxetane group, a thiol group, a carboxyl group, or is a combination of these

*는 연결지점이다.* is a connection point.

일 실시예에서 상기 화학식 1 내지 화학식 5의 R1 내지 R6은 각각 독립적으로, 수소, 하이드록시기, 에폭시기, 비닐기, 알릴기, (메트)아크릴레이트기, 옥세탄기, 티올기, 카르복실기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 헤테로알킬기, 또는 이들의 조합이고,In one embodiment, R 1 to R 6 of Formulas 1 to 5 are each independently selected from hydrogen, a hydroxyl group, an epoxy group, a vinyl group, an allyl group, a (meth)acrylate group, an oxetane group, a thiol group, and a carboxyl group. , A substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 heteroalkyl group, or a combination thereof,

L1 내지 L12는 각각 독립적으로, 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 헤테로알킬렌기, 또는 이들의 조합이며,L 1 to L 12 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 heteroalkylene group, or a combination thereof;

X1 내지 X8은 각각 독립적으로, -O-, -S-, -C(O)-, -(CO)O-, -O(CO), 또는 이들의 조합일 수 있다.X 1 to X 8 may each independently be -O-, -S-, -C(O)-, -(CO)O-, -O(CO), or a combination thereof.

구체적인 일 실시예에서 상기 화학식 1 내지 화학식 5의 R1 내지 R6은 각각 독립적으로, 수소, 하이드록시기, (메트)아크릴레이트기, 티올기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 티오알킬기, 또는 이들의 조합이고,In a specific embodiment, R 1 to R 6 in Formulas 1 to 5 are each independently hydrogen, a hydroxyl group, a (meth)acrylate group, a thiol group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a substituted or An unsubstituted C1 to C10 thioalkyl group, or a combination thereof;

L1 내지 L12는 각각 독립적으로, 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 헤테로알킬렌기, 또는 이들의 조합이며,L 1 to L 12 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 heteroalkylene group, or a combination thereof;

X1 내지 X8은 각각 독립적으로, -O-, -S-, -C(O)-, -(CO)O-, -O(CO), 또는 이들의 조합일 수 있다.X 1 to X 8 may each independently be -O-, -S-, -C(O)-, -(CO)O-, -O(CO), or a combination thereof.

일 예로, 상기 질소 원자를 적어도 2개 포함하는 헤테로 고리는 하기 화학식 A-1 내지 화학식 A-8로 표현되는 구조 중 적어도 하나일 수 있다.For example, the heterocycle including at least two nitrogen atoms may be at least one of structures represented by Formulas A-1 to A-8 below.

[화학식 A-1] [화학식 A-2] [화학식 A-3] [화학식 A-4][Formula A-1] [Formula A-2] [Formula A-3] [Formula A-4]

Figure pat00037
Figure pat00038
Figure pat00039
Figure pat00037
Figure pat00038
Figure pat00039

[화학식 A-5] [화학식 A-6] [화학식 A-7] [화학식 A-8][Formula A-5] [Formula A-6] [Formula A-7] [Formula A-8]

Figure pat00040
Figure pat00040

상기 화학식 A-1 내지 상기 화학식 A-8에서, In Formula A-1 to Formula A-8,

Ra, Rb, Rx 및 Ry는 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐기, 하이드록시기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 에폭시기, 비닐기, (메트)아크릴레이트기, 옥세탄기, 티올기, 카르복실기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 티오알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 티오아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 또는 이들의 조합이고,R a , R b , R x and R y are each independently hydrogen, heavy hydrogen, a halogen group, a hydroxy group, a cyano group, a nitro group, an amino group, an epoxy group, a vinyl group, a (meth)acrylate group, an oxetane group , Thiol group, carboxyl group, substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, substituted or unsubstituted C2 to C30 alkynyl group, substituted or unsubstituted C1 to C10 alkoxy group, substituted Or an unsubstituted C1 to C30 thioalkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryloxy group, a substituted or unsubstituted A C6 to C30 thioaryl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroaryl group, or a combination thereof;

La 및 Lb는 각각 독립적으로, 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 헤테로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로아릴렌기, 또는 이들의 조합이고,L a and L b are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 heteroalkylene group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 cycloalkylene group, An unsubstituted C2 to C20 heterocycloalkylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 arylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C20 heteroarylene group, or a combination thereof,

*는 각각 중합체 내에서의 연결지점이다.* is a linkage point within the polymer, respectively.

일 실시예에서, 상기 화학식 A-1 내지 화학식 A-8의 Ra 및 Rb는 각각 독립적으로, 수소, 하이드록시기, 에폭시기, 비닐기, 알릴기, (메트)아크릴레이트기, 옥세탄기, 티올기, 카르복실기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 헤테로알킬기, 또는 이들의 조합이고,In one embodiment, R a and R b in Chemical Formulas A-1 to Chemical Formulas A-8 are each independently selected from hydrogen, a hydroxyl group, an epoxy group, a vinyl group, an allyl group, a (meth)acrylate group, and an oxetane group. , A thiol group, a carboxyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C10 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C10 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 heteroalkyl group, or is a combination of these

Rx 및 Ry는 각각 독립적으로, 수소, 하이드록시기, 에폭시기, 비닐기, 알릴기, (메트)아크릴레이트기, 옥세탄기, 티올기, 카르복실기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 헤테로알킬기, 또는 이들의 조합이고,R x and R y are each independently hydrogen, a hydroxyl group, an epoxy group, a vinyl group, an allyl group, a (meth)acrylate group, an oxetane group, a thiol group, a carboxyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, A substituted or unsubstituted C1 to C10 heteroalkyl group, or a combination thereof;

La 및 Lb는 각각 독립적으로, 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 헤테로알킬렌기, 또는 이들의 조합일 수 있다.L a and L b may each independently be a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 heteroalkylene group, or a combination thereof.

구체적인 일 실시예에서, 상기 화학식 A-1 내지 화학식 A-8의 Ra 및 Rb는 각각 독립적으로 하이드록시기, 에폭시기, 알릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10 알케닐기이고,In a specific embodiment, R a and R b in Formulas A-1 to Formula A-8 are each independently a hydroxyl group, an epoxy group, an allyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, or a substituted or unsubstituted is a C2 to C10 alkenyl group,

Rx 및 Ry는 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기이고,R x and R y are each independently a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group,

La 및 Lb는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기일 수 있다.L a and L b may each independently be a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkylene group.

예컨대, 상기 중합체 A는 하기 화학식 6 내지 화학식 11로 표시되는 구조 단위를 적어도 하나 포함할 수 있다.For example, the polymer A may include at least one structural unit represented by Chemical Formulas 6 to 11 below.

[화학식 6][Formula 6]

Figure pat00041
Figure pat00041

[화학식 7][Formula 7]

Figure pat00042
Figure pat00042

[화학식 8][Formula 8]

Figure pat00043
Figure pat00043

[화학식 9][Formula 9]

Figure pat00044
Figure pat00044

[화학식 10][Formula 10]

Figure pat00045
Figure pat00045

[화학식 11][Formula 11]

Figure pat00046
Figure pat00046

상기 화학식 6 내지 화학식 11에서, In Formulas 6 to 11,

*는 중합체의 주쇄, 측쇄 또는 말단기와 연결되는 지점이다.* is a point connected to the main chain, side chain or terminal group of the polymer.

예컨대, 상기 중합체 A는 하기 화학식 12 내지 화학식 16으로 표시되는 구조 단위를 적어도 하나 포함하고, 상기 중합체 A의 중량평균분자량은 2,000 g/mol 내지 300,000 g/mol일 수 있다.For example, the polymer A may include at least one structural unit represented by Chemical Formulas 12 to 16, and the weight average molecular weight of the polymer A may be 2,000 g/mol to 300,000 g/mol.

[화학식 12][Formula 12]

Figure pat00047
Figure pat00047

[화학식 13][Formula 13]

Figure pat00048
Figure pat00048

[화학식 14] [화학식 15][Formula 14] [Formula 15]

Figure pat00049
Figure pat00049

[화학식 16][Formula 16]

Figure pat00050
Figure pat00050

상기 화학식 12 내지 화학식 16에서,In Formulas 12 to 16,

*는 중합체의 주쇄, 측쇄 또는 말단기와 연결되는 지점이다.* is a point connected to the main chain, side chain or terminal group of the polymer.

보다 구체적으로 상기 중합체 A는 3,000 g/mol 내지 300,000g/mol, 예를 들어 3,000 g/mol 내지 200,000g/mol, 예를 들어 3,000 g/mol 내지 100,000g/mol, 예를 들어 3,000 g/mol 내지 90,000g/mol, 예를 들어 3,000 g/mol 내지 70,000g/mol, 예를 들어 3,000 g/mol 내지 70,000g/mol, 예를 들어 3,000 g/mol 내지 50,000g/mol, 예를 들어 5,000 g/mol 내지 50,000g/mol, 예를 들어 5,000 g/mol 내지 30,000g/mol의 중량평균분자량을 가질 수 있으나, 이들에 제한되지 않는다. 상기 중합체 A의 중량평균분자량이 상기 범위인 경우, 상기 중합체 A를 포함하는 레지스트 하층막용 조성물의 탄소 함량 및 용매에 대한 용해도를 조절하여 최적화할 수 있다.More specifically, the polymer A is 3,000 g/mol to 300,000 g/mol, such as 3,000 g/mol to 200,000 g/mol, such as 3,000 g/mol to 100,000 g/mol, such as 3,000 g/mol to 90,000 g/mol, such as 3,000 g/mol to 70,000 g/mol, such as 3,000 g/mol to 70,000 g/mol, such as 3,000 g/mol to 50,000 g/mol, such as 5,000 g / mol to 50,000 g / mol, for example, may have a weight average molecular weight of 5,000 g / mol to 30,000 g / mol, but is not limited thereto. When the weight average molecular weight of the polymer A is within the above range, it may be optimized by adjusting the carbon content of the composition for a resist underlayer film including the polymer A and the solubility in a solvent.

일 예로, 상기 단일 고리, 융합 고리, 및 비융합 고리는 하기 그룹 Ⅰ에 나열된 구조를 적어도 하나 포함할 수 있다.For example, the single ring, the fused ring, and the non-fused ring may include at least one structure listed in Group I below.

[그룹 Ⅰ][Group I]

Figure pat00051
Figure pat00051

상기 그룹 Ⅰ에서,In Group I,

Z1은 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C5 알킬렌기, O 또는 C(O)이고, Z 1 is a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C5 alkylene group, O or C(O);

Z3 내지 Z18은 각각 독립적으로 C(O), NRc, O, S, CRdRe 또는 이들의 조합이고, Z 3 to Z 18 are each independently C(O), NR c , O, S, CR d R e or a combination thereof;

Rc 내지 Re는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로아릴기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기, 또는 이들의 조합이다.R c to R e are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 heteroaryl group, a halogen atom, or a halogen-containing group. , or a combination thereof.

구체적인 일 예로, 상기 단일 고리, 융합 고리, 및 비융합 고리는 하기 화학식 B-1 내지 화학식 B-5로 표현되는 구조 중 적어도 하나일 수 있다.As a specific example, the single ring, the fused ring, and the non-fused ring may be at least one of structures represented by Chemical Formulas B-1 to Chemical Formulas B-5.

[화학식 B-1][Formula B-1]

Figure pat00052
Figure pat00052

[화학식 B-2][Formula B-2]

Figure pat00053
Figure pat00053

[화학식 B-3][Formula B-3]

Figure pat00054
Figure pat00054

[화학식 B-4][Formula B-4]

Figure pat00055
Figure pat00055

[화학식 B-5][Formula B-5]

Figure pat00056
Figure pat00056

상기 화학식 B-1 내지 화학식 B-5에서,In Formula B-1 to Formula B-5,

Rf는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로아릴기, 또는 이들의 조합이고,R f is hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 heteroaryl group, or a combination thereof;

*는 연결지점이다.* is a connection point.

예컨대, 상기 화합물 B는 하기 화학식 17 내지 화학식 19로 표시되는 구조 단위를 적어도 하나 포함할 수 있다.For example, the compound B may include at least one structural unit represented by Chemical Formulas 17 to 19 below.

[화학식 17][Formula 17]

Figure pat00057
Figure pat00057

[화학식 18][Formula 18]

Figure pat00058
Figure pat00058

[화학식 19][Formula 19]

Figure pat00059
Figure pat00059

상기 화학식 17 내지 화학식 19에서,In Formulas 17 to 19,

L13 내지 L18은 각각 독립적으로, 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 헤테로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로아릴렌기, 또는 이들의 조합이고,L 13 to L 18 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 heteroalkylene group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 cycloalkylene group, An unsubstituted C2 to C20 heterocycloalkylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 arylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C20 heteroarylene group, or a combination thereof,

*는 화합물의 주쇄, 측쇄 또는 말단기와 연결되는 지점이다.* is a point connected to the main chain, side chain or terminal group of the compound.

일 실시예에서, 상기 화합물 B는 하기 화학식 20 내지 화학식 22 중 어느 하나로 표시되는 구조 단위를 적어도 하나 포함하는 단분자, 올리고머 및 중합체 중 어느 하나일 수 있다.In one embodiment, the compound B may be any one of a single molecule, an oligomer, and a polymer including at least one structural unit represented by any one of Formulas 20 to 22 below.

[화학식 20][Formula 20]

Figure pat00060
Figure pat00060

[화학식 21][Formula 21]

Figure pat00061
Figure pat00061

[화학식 22][Formula 22]

Figure pat00062
Figure pat00062

상기 화학식 20 내지 화학식 22에서, In Formulas 20 to 22,

*는 주쇄, 측쇄 또는 말단기와 연결되는 지점이다.* is a point connected to the main chain, side chain or terminal group.

예컨대, 상기 화합물 B는 단분자 또는 올리고머이고, 분자량은 300 내지 3,000 g/mol 일 수 있다.For example, the compound B may be a single molecule or an oligomer, and may have a molecular weight of 300 to 3,000 g/mol.

예컨대, 상기 화합물 B는 중합체이고, 중량평균분자량은 1,000 g/mol 내지 50,000 g/mol일 수 있다.For example, the compound B is a polymer and may have a weight average molecular weight of 1,000 g/mol to 50,000 g/mol.

상기 화합물 B가 단분자 또는 올리고머인 경우 분자량은 보다 구체적으로 500 내지 3000 g/mol, 예를 들어 500 내지 2000 g/mol일 수 있으며, 상기 화합물 B가 중합체인 경우 중량평균분자량은 보다 구체적으로 1,000 g/mol 내지 30,000 g/mol, 예를 들어 1,000 g/mol 내지 20,000 g/mol, 예를 들어 1,000 g/mol 내지 10,000 g/mol 일 수 있다. 상기 화합물 B의 분자량 또는 중량평균분자량이 상기 범위인 경우, 제조되는 레지스트 하층막의 막밀도가 개선되어 패터닝 공정을 수행하는 과정에서 포토레지스트 패턴이 파손되거나 함락되는 현상 등을 막을 수 있다.When the compound B is a single molecule or an oligomer, the molecular weight may be more specifically 500 to 3000 g/mol, for example, 500 to 2000 g/mol, and when the compound B is a polymer, the weight average molecular weight is more specifically 1,000 g/mol to 30,000 g/mol, such as 1,000 g/mol to 20,000 g/mol, such as 1,000 g/mol to 10,000 g/mol. When the molecular weight or weight average molecular weight of the compound B is within the above range, the film density of the resist underlayer film to be prepared is improved, so that the photoresist pattern may be prevented from being damaged or collapsed during the patterning process.

한편, 상기 조성물은 상기 중합체 A 및 상기 화합물 B를 90:10 내지 10:90의 중량비로 포함할 수 있고, 예를 들어 80:20 내지 20:80, 예를 들어 75:25 내지 25:75, 예를 들어 70:30 내지 30:70, 예를 들어 65:35 내지 35:65, 예를 들어 60:40 내지 40:60, 예를 들어 55:45 내지 45:55의 중량비로 포함할 수 있고, 이들에 제한되지 않는다. Meanwhile, the composition may include the polymer A and the compound B in a weight ratio of 90:10 to 10:90, for example 80:20 to 20:80, for example 75:25 to 25:75, For example, it may be included in a weight ratio of 70:30 to 30:70, for example 65:35 to 35:65, for example 60:40 to 40:60, for example 55:45 to 45:55 , but not limited to these.

상기 중합체 A와 상기 화합물 B를 상기 중량비로 포함함으로써, 일 구현예에 따른 레지스트 하층막용 조성물은 포토레지스트와의 접착성 및 막밀도가 개선되어 우수한 품질의 레지스트 하층막을 제공할 수 있다.By including the polymer A and the compound B in the above weight ratio, the composition for a resist underlayer film according to an embodiment can provide a resist underlayer film of excellent quality by improving adhesion to a photoresist and film density.

상기 중합체 A, 및 상기 화합물 B의 총 중량은 상기 레지스트 하층막용 조성물 총 중량을 기준으로 0.1 중량% 내지 50 중량% 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함됨으로써 레지스트 하층막의 두께, 표면 거칠기 및 평탄화 정도를 조절할 수 있다.A total weight of the polymer A and the compound B may be included in an amount of 0.1 wt % to 50 wt % based on the total weight of the resist underlayer composition. By being included within the above range, the thickness, surface roughness and flatness of the resist underlayer film can be adjusted.

또한, 상기 레지스트 하층막용 조성물은 전술한 중합체 외에도, 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 노볼락계 수지, 글리콜루릴계 수지, 및 멜라민계 수지 중 하나 이상의 다른 중합체를 더 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, the composition for a resist underlayer film may further include one or more other polymers selected from acrylic resins, epoxy resins, novolac resins, glycoluril resins, and melamine resins, in addition to the above-mentioned polymers, but is not limited thereto no.

상기 레지스트 하층막용 조성물은 추가적으로 계면활성제, 열산 발생제, 가소제, 또는 이들의 조합의 첨가제를 더 포함할 수 있다.The composition for a resist underlayer film may further include an additive such as a surfactant, a thermal acid generator, a plasticizer, or a combination thereof.

상기 계면활성제는 예컨대 알킬벤젠설폰산 염, 알킬피리디늄 염, 폴리에틸렌글리콜, 제4 암모늄 염 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.As the surfactant, for example, alkylbenzenesulfonic acid salts, alkylpyridinium salts, polyethylene glycol, quaternary ammonium salts, etc. may be used, but are not limited thereto.

상기 열산발생제는 예컨대 p-톨루엔술폰산, 트리플루오로메탄술폰산, 피리디늄p-톨루엔술폰산, 살리실산, 술포살리실산, 구연산, 안식향산, 하이드록시안식향산, 나프탈렌카르본산 등의 산성 화합물 또는/및 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, or/and benzointosyl rate, 2-nitrobenzyl tosylate, and other organic sulfonic acid alkyl esters may be used, but are not limited thereto.

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

상기 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, 메틸 2-하이드록시이소부티레이트, 아세틸아세톤 및 에틸 3-에톡시프로피오네이트에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.The solvent is not particularly limited as long as it has sufficient solubility or dispersibility for the polymer, but examples include propylene glycol, propylene glycol diacetate, methoxy propanediol, diethylene glycol, diethylene glycol butyl ether, tri(ethylene glycol) mono Methyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, cyclohexanone, ethyl lactate, gamma-butyrolactone, N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, methylpyrrolidone , At least one selected from methylpyrrolidinone, methyl 2-hydroxyisobutyrate, acetylacetone, and ethyl 3-ethoxypropionate.

또한, 상기 레지스트 하층막용 조성물은 추가적으로 가교제를 더 포함할 수 있다. In addition, the composition for a resist underlayer film may further include a crosslinking agent.

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 include, for example, melamine-based, substituted urea-based, or these polymer-based. Preferably, a crosslinking agent having at least two cross-linking substituents, for example methoxymethylated glycoluril, butoxymethylated glycoluril, methoxymethylated melamine, butoxymethylated melamine, methoxymethylated benzoguanamine, butoxy Compounds such as methylated benzoguanamine, methoxymethylated urea, butoxymethylated urea, methoxymethylated thiourea, or butoxymethylated thiourea can be used.

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

또 다른 구현예에 따르면, 상술한 레지스트 하층막용 조성물을 사용하여 제조된 레지스트 하층막을 제공한다. 상기 레지스트 하층막은 상술한 레지스트 하층막용 조성물을 예컨대 기판 위에 코팅한 후 열처리 과정을 통해 경화된 형태일 수 있다.According to another embodiment, a resist underlayer film prepared using the above-described composition for a resist underlayer film is provided. The resist underlayer film may be cured through a heat treatment process after coating the above-described composition for a resist underlayer film on, for example, a substrate.

이하 상술한 레지스트 하층막용 조성물을 사용하여 패턴을 형성하는 방법에 대하여 도 1 내지 5를 참고하여 설명한다.Hereinafter, a method of forming a pattern using the above-described composition for a resist underlayer film will be described with reference to FIGS. 1 to 5 .

도 1 내지 도 5는 본 발명에 따른 레지스트 하층막용 조성물을 이용한 패턴 형성방법을 설명하기 위한 단면도들이다. 1 to 5 are cross-sectional views for explaining a pattern forming method using a composition for a resist underlayer film according to the present invention.

도 1을 참조하면, 우선 식각 대상물을 마련한다. 상기 식각 대상물의 예로서는 반도체 기판(100) 상에 형성되는 박막(102)일 수 있다. 이하에서는 상기 식각 대상물이 박막(102)인 경우에 한해 설명한다. 상기 박막(102)상에 잔류하는 오염물 등을 제거하기 위해 상기 박막 표면을 전 세정한다. 상기 박막(102)은 예컨대 실리콘 질화막, 폴리실리콘막 또는 실리콘 산화막일 수 있다.Referring to FIG. 1 , first, an object to be etched is prepared. An example of the object to be etched may be the thin film 102 formed on the semiconductor substrate 100 . Hereinafter, only the case where the object to be etched is the thin film 102 will be described. In order to remove contaminants remaining on the thin film 102, the surface of the thin film is pre-cleaned. The thin film 102 may be, for example, a silicon nitride film, a polysilicon film, or a silicon oxide film.

이어서, 세정된 박막(102)의 표면상에 본 발명에 따른 레지스트 하층막용 조성물을 스핀 코팅방식을 적용하여 코팅한다.Subsequently, the composition for a resist underlayer film according to the present invention is coated on the surface of the cleaned thin film 102 by applying a spin coating method.

이후 건조 및 베이킹 공정을 수행하여 상기 박막 상에 레지스트 하층막(104)을 형성한다. 상기 베이킹 처리는 100 ℃ 내지 500 ℃에서 수행하고, 예컨대 100 ℃ 내지 300 ℃에서 수행할 수 있다. 보다 구체적인 레지스트 하층막용 조성물에 대한 설명은 위에서 상세히 설명하였기 때문에 중복을 피하기 위해 생략한다.Thereafter, a resist underlayer film 104 is formed on the thin film by performing a drying and baking process. The baking treatment may be performed at 100 °C to 500 °C, for example, at 100 °C to 300 °C. Since a more specific description of the composition for a resist underlayer film has been described in detail above, it will be omitted to avoid redundancy.

도 2를 참조하면, 상기 레지스트 하층막(104) 위에 포토레지스트를 코팅하여 포토레지스트 막(106)을 형성한다. Referring to FIG. 2 , a photoresist film 106 is formed by coating a photoresist on the resist underlayer film 104 .

상기 포토레지스트의 예로서는 나프토퀴논디아지드 화합물과 노볼락 수지를 함유하는 양화형 포토레지스트, 노광에 의해 산을 해리 가능한 산 발생제, 산의 존재 하에 분해하여 알칼리수용액에 대한 용해성이 증대하여 화합물 및 알칼리가용성수지를 함유하는 화학 증폭형의 양화형 포토레지스트, 산 발생제 및 산의 존재 하에 분해하여 알칼리 수용액에 대한 용해성이 증대하는 수지를 부여 가능한 기를 지닌 알칼리 가용성 수지를 함유하는 화학 증폭형의 양화형 포토레지스트 등을 들 수 있다. Examples of the photoresist include a positive type photoresist containing a naphthoquinonediazide compound and a novolac resin, an acid generator capable of dissociating an acid by exposure, a compound and Chemically amplified positive-type photoresist containing an alkali-soluble resin, chemically-amplified positive-type photoresist containing an alkali-soluble resin having a group capable of imparting a resin having increased solubility in an aqueous alkali solution by decomposition in the presence of an acid generator and an acid A mold photoresist etc. are mentioned.

이어서, 상기 포토레지스트 막(106)이 형성되어 있는 기판(100)을 가열하는 제1 베이킹 공정을 수행한다. 상기 제1 베이킹 공정은 90 ℃ 내지 120 ℃의 온도에서 수행할 수 있다.Subsequently, a first baking process of heating the substrate 100 on which the photoresist film 106 is formed is performed. The first baking process may be performed at a temperature of 90 °C to 120 °C.

도 3을 참조하면, 상기 포토레지스트 막을(106)을 선택적으로 노광한다. Referring to FIG. 3 , the photoresist film 106 is selectively exposed.

상기 포토레지스트 막(106)을 노광하기 위한 노광 공정을 일 예로 설명하면, 노광 장치의 마스크 스테이지 상에 소정의 패턴이 형성된 노광 마스크를 위치시키고, 상기 포토레지스트 막(106) 상에 상기 노광 마스크(110)를 정렬한다. 이어서, 상기 마스크(110)에 광을 조사함으로써 상기 기판(100)에 형성된 포토레지스트 막(106)의 소정 부위가 상기 노광 마스크를 투과한 광과 선택적으로 반응하게 된다. Describing an exposure process for exposing the photoresist film 106 as an example, an exposure mask having a predetermined pattern is placed on a mask stage of an exposure apparatus, and the exposure mask ( 110) are sorted. Then, by irradiating the mask 110 with light, a predetermined portion of the photoresist film 106 formed on the substrate 100 selectively reacts with the light transmitted through the exposure mask.

일 예로, 상기 노광 공정에서 사용할 수 있는 광의 예로는, 365nm의 파장을 가지는 활성화 조사선도 i-line, 248nm의 파장을 가지는 KrF 엑시머 레이저, 193nm의 파장을 가지는 ArF 엑시머 레이저과 같은 단파장 광이 있으며, 이 외에도 극자외광에 해당하는 13.5nm의 파장을 가지는 EUV(Extreme ultraviolet) 등을 들 수 있다. For example, examples of light usable in the exposure process include short-wavelength light such as i-line activating radiation having a wavelength of 365 nm, KrF excimer laser having a wavelength of 248 nm, and ArF excimer laser having a wavelength of 193 nm. In addition, EUV (Extreme ultraviolet) having a wavelength of 13.5 nm corresponding to extreme ultraviolet light may be mentioned.

상기 노광된 부위의 포토레지스트 막(106b)은 상기 비노광 부위의 포토레지스트 막(106a)에 비해 상대적으로 친수성을 갖게 된다. 따라서, 상기 노광된 부위(106b) 및 비노광 부위(106a)의 포토레지스트 막은 서로 다른 용해도를 갖게 되는 것이다. The photoresist layer 106b of the exposed portion has relatively hydrophilicity compared to the photoresist layer 106a of the unexposed portion. Accordingly, the photoresist films of the exposed portion 106b and the unexposed portion 106a have different solubilities.

이어서, 상기 기판(100)에 제2 베이킹 공정을 수행한다. 상기 제2 베이킹 공정은 90 ℃ 내지 150 ℃의 온도에서 수행할 수 있다. 상기 제2 베이킹 공정을 수행함으로 인해, 상기 노광된 영역에 해당하는 포토레지스트 막은 특정 용매에 용해되기 쉬운 상태가 된다. Subsequently, a second baking process is performed on the substrate 100 . The second baking process may be performed at a temperature of 90 °C to 150 °C. By performing the second baking process, the photoresist film corresponding to the exposed area becomes easily soluble in a specific solvent.

도 4를 참조하면, 현상액을 이용하여 상기 노광된 영역에 해당하는 포토레지스트 막(106b)을 용해한 후 제거함으로서 포토레지스트 패턴(108)을 형성한다. 구체적으로, 수산화테트라메틸암모늄(tetra-methyl ammonium hydroxide; TMAH) 등의 현상액을 사용하여, 상기 노광된 영역에 해당하는 포토레지스트 막을 용해시킨 후 제거함으로서 상기 포토레지스트 패턴(108)이 완성된다. Referring to FIG. 4 , a photoresist pattern 108 is formed by dissolving and removing the photoresist layer 106b corresponding to the exposed area using a developing solution. Specifically, the photoresist pattern 108 is completed by dissolving and removing the photoresist film corresponding to the exposed area using a developing solution such as tetra-methyl ammonium hydroxide (TMAH).

이어서, 상기 포토레지스트 패턴(108)을 식각 마스크로 하여 상기 레지스트 하층막을 식각한다. 상기와 같은 식각 공정으로 유기막 패턴(112)이 형성된다. 상기 식각은 예컨대 식각 가스를 사용한 건식 식각으로 수행할 수 있으며, 식각 가스는 예컨대 CHF3, CF4, Cl2, O2 및 이들의 혼합 가스를 사용할 수 있다. 앞서 설명한 것과 같이, 일 구현예에 따른 레지스트 하층막 조성물에 의해 형성된 레지스트 하층막은 빠른 식각 속도를 가지기 때문에, 단시간 내에 원활한 식각 공정을 수행할 수 있다. Then, the resist underlayer is etched using the photoresist pattern 108 as an etching mask. The organic layer pattern 112 is formed through the above etching process. The etching may be performed by, for example, dry etching using an etching gas, and the etching gas may be, for example, CHF 3 , CF 4 , Cl 2 , O 2 or a mixed gas thereof. As described above, since the resist underlayer film formed by the resist underlayer film composition according to an embodiment has a fast etching rate, a smooth etching process can be performed within a short time.

도 5를 참조하면, 상기 포토레지스트 패턴(108)을 식각 마스크로 적용하여 노출된 박막(102)을 식각한다. 그 결과 상기 박막은 박막 패턴(114)으로 형성된다. 앞서 수행된 노광 공정에서, 활성화 조사선도 i-line(365nm), KrF 엑시머 레이저(파장 248nm), ArF 엑시머 레이저(파장 193nm) 등의 단파장 광원을 사용하여 수행된 노광 공정에 의해 형성된 박막 패턴(114)은 수십nm 내지 수백 nm의 폭을 가질 수 있으며, EUV 광원을 사용하여 수행된 노광 공정에 의해 형성된 박막 패턴(114)은 20nm 이하의 폭을 가질 수 있다. Referring to FIG. 5 , the exposed thin film 102 is etched by applying the photoresist pattern 108 as an etching mask. As a result, the thin film is formed into a thin film pattern 114 . In the previously performed exposure process, the thin film pattern (114 ) may have a width of several tens of nm to several hundred nm, and the thin film pattern 114 formed by an exposure process performed using an EUV light source may have a width of 20 nm or less.

이하, 상술한 중합체 A와 화합물 B의 합성 및 이를 포함하는 레지스트 하층막용 조성물의 제조에 관한 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하도록 한다. 그러나 하기 실시예들에 의하여 본 발명의 기술적 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples related to the synthesis of the above-described polymer A and compound B and the preparation of a composition for a resist underlayer film containing the same. However, the present invention is not technically limited by the following examples.

합성예synthesis example

중합체 A의 합성Synthesis of Polymer A

합성예 1Synthesis Example 1

1L 2구 둥근 플라스크에 1,3-diallyl-5-(2-hydroxyethyl)isocyanurate 146.6, 1,3 propanedithiol 68.1g, 2, 2’-azobisisobutyronitrile 3.3 g, 및 N,N-dimethylformamide 350g를 투입하고 콘덴서를 연결하였다. 온도를 80 ℃로 올리고, 12시간 반응시킨 후, 해당 반응액을 상온(23℃)으로 냉각시켰다. 그 후, 상기 반응액을 1 L 광구병으로 옮긴 후, 헥산으로 3회 세척하고 이어서 초순수를 이용하여 세척하였다. 얻어진 검(gum) 상태의 레진을 THF 80g을 이용하여 완전히 용해시킨 다음, 교반 중인 700g의 톨루엔에 천천히 적하하였다. 이후 용매를 제거해줌으로써 최종적으로 하기 화학식 1aa로 표현되는 구조단위를 포함하는 중합체(Mw= 10,500g/mol)를 얻었다.146.6 of 1,3-diallyl-5-(2-hydroxyethyl)isocyanurate, 68.1 g of 1,3 propanedithiol, 3.3 g of 2,2'-azobisisobutyronitrile, and 350 g of N,N-dimethylformamide were added to a 1L two-neck round flask and a condenser was placed. connected. After raising the temperature to 80 °C and reacting for 12 hours, the reaction solution was cooled to room temperature (23 °C). Thereafter, the reaction solution was transferred to a 1 L wide mouth bottle, washed three times with hexane, and then washed with ultrapure water. After completely dissolving the obtained resin in a gum state using 80 g of THF, it was slowly added dropwise to 700 g of toluene under stirring. Thereafter, by removing the solvent, a polymer (Mw = 10,500 g/mol) including a structural unit represented by Chemical Formula 1aa was finally obtained.

[화학식 1aa][Formula 1aa]

Figure pat00063
Figure pat00063

상기 화학식 1aa에서, *는 연결지점이다.In Formula 1aa, * is a linking point.

합성예 2Synthesis Example 2

1L 2구 둥근 플라스크에 1,3-diallyl-5-(2-hydroxyethyl)isocyanurate 124.6g, 1,3-Diallyl-5,5-diethylbarbituric acid 132.17g, 1,2-ethanedithiol 47.1g, 2, 2’-azobisisobutyronitrile 6.5 g, 및 N,N-dimethylformamide 400g를 투입하고 콘덴서를 연결하였다. 온도를 80 ℃로 올리고, 4.5 시간 반응시킨 후, 해당 반응액을 상온(23℃)으로 냉각시켰다. 그 후, 상기 반응액을 1 L 광구병으로 옮긴 후, 헥산으로 3회 세척하고 이어서 초순수를 이용하여 세척하였다. 얻어진 검(gum) 상태의 레진을 THF 80g을 이용하여 완전히 용해시킨 다음, 교반 중인 700g의 톨루엔에 천천히 적하하였다. 이후 용매를 제거해줌으로써 최종적으로 하기 화학식 2aa로 표현되는 구조단위를 포함하는 중합체(Mw= 8,200g/mol)를 얻었다.In a 1 L two-necked round flask, 124.6 g of 1,3-diallyl-5-(2-hydroxyethyl)isocyanurate, 132.17 g of 1,3-Diallyl-5,5-diethylbarbituric acid, 47.1 g of 1,2-ethanedithiol, 2, 2' -6.5 g of azobisisobutyronitrile and 400 g of N,N-dimethylformamide were added and a condenser was connected. After raising the temperature to 80 °C and reacting for 4.5 hours, the reaction solution was cooled to room temperature (23 °C). Thereafter, the reaction solution was transferred to a 1 L wide mouth bottle, washed three times with hexane, and then washed with ultrapure water. After completely dissolving the obtained resin in a gum state using 80 g of THF, it was slowly added dropwise to 700 g of toluene under stirring. Thereafter, by removing the solvent, a polymer (Mw = 8,200 g/mol) including a structural unit represented by Chemical Formula 2aa was finally obtained.

[화학식 2aa] [Formula 2aa]

Figure pat00064
Figure pat00064

상기 화학식 2aa에서, *는 연결지점이다.In Formula 2aa, * is a linking point.

합성예 3Synthesis Example 3

1L 2구 둥근 플라스크에 1,3,5-triallyl isocyanurate 124.6g, 2-mercaptoethanol 58.5g, 2, 2’-azobisisobutyronitrile 3.3 g, 및 N,N-dimethylformamide 450g를 투입하고 콘덴서를 연결하였다. 온도를 80 ℃로 올리고, 2.5 시간 반응시킨 후, 해당 반응액을 상온(23℃)으로 냉각시켰다. 그 후, 상기 반응액을 1 L 광구병으로 옮긴 후, 헥산으로 3회 세척하고 이어서 초순수를 이용하여 세척하였다. 얻어진 검(gum) 상태의 레진을 THF 80g을 이용하여 완전히 용해시킨 다음, 교반 중인 700g의 톨루엔에 천천히 적하하였다. 이후 용매를 제거해줌으로써 최종적으로 하기 화학식 3aa로 표현되는 구조단위 및 화학식 4aa로 표현되는 구조단위를 포함하는 중합체(Mw= 9,700g/mol)를 얻었다.124.6 g of 1,3,5-triallyl isocyanurate, 58.5 g of 2-mercaptoethanol, 3.3 g of 2,2'-azobisisobutyronitrile, and 450 g of N,N-dimethylformamide were added to a 1L two-neck round flask and a condenser was connected. After raising the temperature to 80 °C and reacting for 2.5 hours, the reaction solution was cooled to room temperature (23 °C). Thereafter, the reaction solution was transferred to a 1 L wide mouth bottle, washed three times with hexane, and then washed with ultrapure water. After completely dissolving the obtained resin in a gum state using 80 g of THF, it was slowly added dropwise to 700 g of toluene under stirring. Thereafter, by removing the solvent, a polymer (Mw = 9,700 g/mol) including a structural unit represented by Chemical Formula 3aa and a structural unit represented by Chemical Formula 4aa was finally obtained.

[화학식 3aa] [화학식 4aa][Formula 3aa] [Formula 4aa]

Figure pat00065
Figure pat00065

상기 화학식 3aa 및 화학식 4aa에서, *는 연결지점이다.In Chemical Formulas 3aa and 4aa, * denotes a connection point.

합성예 4Synthesis Example 4

1L 2구 둥근 플라스크에 1,3,5-triglycidyl isocyanurate (148.6g, 0.5 mol), 2,2'-Thiodiacetic acid (60.0g, 0.4 mol), benzyl triethyl ammonium chloride (9.1g) 및 N,N-dimethylformamide 350g를 투입하고 콘덴서를 연결하였다. 온도를 100 ℃로 올리고, 8 시간 반응시킨 후, 해당 반응액을 상온(23℃)으로 냉각시켰다. 그 후, 상기 반응액을 1 L 광구병으로 옮긴 후, 헥산으로 3회 씻어주고 이어서 정제수를 이용하여 순차로 씻어주었다. 얻어진 검(gum) 상태의 레진을 THF 80g을 이용하여 완전히 용해시킨 다음, 교반 중인 700g의 톨루엔에 천천히 적하하였다. 이후 용매를 제거해줌으로써 최종적으로 하기 화학식 5aa로 표현되는 구조단위를 포함하는 중합체(Mw= 9,100g/mol)를 얻었다.1,3,5-triglycidyl isocyanurate (148.6 g, 0.5 mol), 2,2'-Thiodiacetic acid (60.0 g, 0.4 mol), benzyl triethyl ammonium chloride (9.1 g) and N,N- 350 g of dimethylformamide was added and a condenser was connected. After raising the temperature to 100 °C and reacting for 8 hours, the reaction solution was cooled to room temperature (23 °C). Thereafter, the reaction solution was transferred to a 1 L wide mouth bottle, washed three times with hexane, and then washed sequentially with purified water. After completely dissolving the obtained resin in a gum state using 80 g of THF, it was slowly added dropwise to 700 g of toluene under stirring. Thereafter, by removing the solvent, a polymer (Mw = 9,100 g/mol) including a structural unit represented by Chemical Formula 5aa was finally obtained.

[화학식 5aa][Formula 5aa]

Figure pat00066
Figure pat00066

상기 화학식 5aa에서, *는 연결지점이다.In Formula 5aa, * is a linking point.

화합물 B의 합성Synthesis of Compound B

합성예 5Synthesis Example 5

플라스크에 8-propoxybenzopyrene (31.0 g, 0.1 mol), 1,4-bis(methoxymethyl)-benzene (16.6 g, 0.1 mol), diethyl sulfate (1.5g, 0.1mol), PGMEA (250 g)을 첨가한 후 100 ℃에서 8시간 교반하였다. 반응이 완결되면 헥산 400g에 넣어 침전시킨 후 메탄올과 물을 첨가하여 형성된 침전을 여과하고 남아있는 단량체를 메탄올을 이용하여 제거하여 하기 화학식 1bb로 표현되는 구조단위를 포함하는 화합물을 얻었다 (중량평균분자량(Mw)= 1,300).8-propoxybenzopyrene (31.0 g, 0.1 mol), 1,4-bis(methoxymethyl)-benzene (16.6 g, 0.1 mol), diethyl sulfate (1.5 g, 0.1 mol), and PGMEA (250 g) were added to the flask. The mixture was stirred at 100 °C for 8 hours. When the reaction was completed, it was precipitated in 400 g of hexane, and the precipitate formed by adding methanol and water was filtered, and the remaining monomer was removed using methanol to obtain a compound containing a structural unit represented by the following formula 1bb (weight average molecular weight (Mw) = 1,300).

[화학식 1bb][Formula 1bb]

Figure pat00067
Figure pat00067

상기 화학식 1bb에서, *는 연결지점이다.In Formula 1bb, * is a linking point.

합성예 6Synthesis Example 6

플라스크에 9,9'-bis-(2-Naphthol)fluorine (45.0g, 0.1 mol), Benzo-[ghi]perylene(27.6 g, 0.1 mol), 4,4'-Oxybis[(methoxymethyl)benzene](51.6 g, 0.2 mol), diethyl sulfate (3.0g, 0.2mol), PGMEA (190 g)을 첨가한 후 100 ℃에서 8시간 교반하였다. 반응이 완결되면 헥산 200g에 넣어 침전시킨 후 메탄올과 물을 첨가하여 형성된 침전을 여과하고 남아있는 단량체를 메탄올을 이용하여 제거하여 하기 화학식 2bb로 표현되는 구조단위를 포함하는 화합물을 얻었다 (중량평균분자량(Mw)= 2,100).9,9'-bis-(2-Naphthol)fluorine (45.0 g, 0.1 mol), Benzo-[ghi]perylene (27.6 g, 0.1 mol), 4,4'-Oxybis[(methoxymethyl)benzene]( After adding 51.6 g, 0.2 mol), diethyl sulfate (3.0 g, 0.2 mol), and PGMEA (190 g), the mixture was stirred at 100 °C for 8 hours. When the reaction was completed, it was precipitated in 200 g of hexane, and the precipitate formed by adding methanol and water was filtered, and the remaining monomer was removed using methanol to obtain a compound containing a structural unit represented by the following formula (2bb) (weight average molecular weight (Mw) = 2,100).

[화학식 2bb][Formula 2bb]

Figure pat00068
Figure pat00069
Figure pat00068
Figure pat00069

상기 화학식 2bb에서, *는 연결지점이다.In Formula 2bb, * is a linking point.

레지스트 하층막용 조성물의 제조Preparation of composition for resist underlayer film

실시예 1 내지 8, 비교예 1 및 2Examples 1 to 8, Comparative Examples 1 and 2

합성예 1 내지 4로부터 제조된 중합체 A 및 합성예 5 및 6으로부터 제조된 화합물 B를 하기 표 1과 같은 비율로 0.5g 투입하고, PD1174(TCI社; 경화제) 0.125 g, 및 피리디늄 파라-톨루엔설포네이트 (PPTS) 0.01 g과 함께 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 및 에틸락테이트의 혼합 용매 (혼합 부피비 = 7:3)에 완전히 용해시키는 방법을 통해 실시예 1 내지 8, 비교예 1 및 2에 따른 레지스트 하층막용 조성물을 각각 제조하였다.0.5 g of polymer A prepared from Synthesis Examples 1 to 4 and Compound B prepared from Synthesis Examples 5 and 6 were added in the ratio shown in Table 1 below, PD1174 (TCI Corporation; curing agent) 0.125 g, and pyridinium para-toluene Resists according to Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 and 2 by completely dissolving 0.01 g of sulfonate (PPTS) in a mixed solvent of propylene glycol monomethyl ether and ethyl lactate (mixing volume ratio = 7:3) Compositions for underlayer films were prepared respectively.

중합체 Apolymer A 화합물 Bcompound B 중량비weight ratio 실시예 1Example 1 합성예 1Synthesis Example 1 합성예 5Synthesis Example 5 20:8020:80 실시예 2Example 2 합성예 2Synthesis Example 2 합성예 5Synthesis Example 5 70:3070:30 실시예 3Example 3 합성예 3Synthesis Example 3 합성예 5Synthesis Example 5 70:3070:30 실시예 4Example 4 합성예 4Synthesis Example 4 합성예 5Synthesis Example 5 80:2080:20 실시예 5Example 5 합성예 1Synthesis Example 1 합성예 6Synthesis Example 6 50:5050:50 실시예 6Example 6 합성예 2Synthesis Example 2 합성예 6Synthesis Example 6 30:7030:70 실시예 7Example 7 합성예 3Synthesis Example 3 합성예 6Synthesis Example 6 50:5050:50 실시예 8Example 8 합성예 4Synthesis Example 4 합성예 6Synthesis Example 6 50:5050:50 비교예 1Comparative Example 1 합성예 1Synthesis Example 1 -- -- 비교예 2Comparative Example 2 -- 합성예 5Synthesis Example 5 --

코팅 균일성 (Coating uniformity) 평가Evaluation of coating uniformity

실시예 1 내지 8, 비교예 1 및 2로부터 제조된 조성물을 각각 2 ㎖씩 취하여 8 인치 웨이퍼 위에 각각 도포한 후 auto track(TEL社 ACT-8)를 이용하여 main spin 속도 1,500rpm으로 20초 동안 스핀코팅을 진행 후 210℃에서 90초 동안 경화하여 250 Å 두께의 박막을 형성하였다. 2 ml each of the compositions prepared in Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 and 2 were taken and applied on an 8-inch wafer, respectively, and then using an auto track (TEL ACT-8) at a main spin speed of 1,500 rpm for 20 seconds After the spin coating, a thin film having a thickness of 250 Å was formed by curing at 210° C. for 90 seconds.

또한 상기에서 제조된 하층막용 조성물을 추가 희석 후 상기와 같이 스핀코팅 및 경화하여 두께 50 Å의 초박막을 형성하였다.In addition, after further diluting the composition for a lower layer film prepared above, an ultra-thin film having a thickness of 50 Å was formed by spin-coating and curing as described above.

횡축으로 51point의 두께를 측정하여 코팅 균일성(coating uniformity)를 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 코팅 균일성은 51point의 두께 측정값 중 최대값과 최소값의 차이(Å)를 표기하였으며, 값이 작을수록 코팅 균일성이 우수한 것을 의미한다. Coating uniformity was measured by measuring the thickness of 51 points along the horizontal axis, and the results are shown in Table 2 below. For coating uniformity, the difference (Å) between the maximum and minimum values of the 51-point thickness measurements was indicated, and the smaller the value, the better the coating uniformity.

코팅 균일성 (최대값-최소값(Å))Coating uniformity (maximum-minimum value (Å)) @ 250 Å film@ 250 Å film @ 50 Å film@ 50 Å film 실시예 1Example 1 5.25.2 2.32.3 실시예 2Example 2 4.54.5 1.81.8 실시예 3Example 3 4.34.3 1.51.5 실시예 4Example 4 4.74.7 1.91.9 실시예 5Example 5 5.55.5 2.32.3 실시예 6Example 6 5.05.0 2.02.0 실시예 7Example 7 5.65.6 2.42.4 실시예 8Example 8 5.25.2 2.22.2 비교예 1Comparative Example 1 6.36.3 3.73.7 비교예 2Comparative Example 2 8.08.0 4.24.2

표 2를 참고하면, 실시예 1 내지 8에 따른 레지스트 하층막용 조성물의 경우, 비교예 1 및 2에 따른 레지스트 하층막용 조성물과 비교하여 코팅 균일성이 우수함을 확인할 수 있다.Referring to Table 2, it can be confirmed that the compositions for a resist underlayer film according to Examples 1 to 8 have superior coating uniformity compared to the compositions for a resist underlayer film according to Comparative Examples 1 and 2.

막 밀도 평가Membrane density evaluation

실리콘 기판 위에 실시예 1 내지 8, 비교예 1 및 2에 따른 레지스트 하층막용 조성물을 각각 스핀-온 코팅 방법으로 도포한 후, 핫플레이트 위에서 210 ℃, 90초 동안 열처리하여 약 100 nm 두께의 레지스트 하층막을 형성하였다.After applying the composition for a resist underlayer film according to Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 and 2 on a silicon substrate by a spin-on coating method, heat treatment was performed on a hot plate at 210 ° C. for 90 seconds to form a resist underlayer with a thickness of about 100 nm A film was formed.

이어서 상기 레지스트 하층막의 밀도를 측정하고, 그 결과를 표 3에 나타내었다. 상기 레지스트 하층막의 밀도는 X-Ray Diffractometer (Model: X'Pert PRO MPD, Panalytical사 (Netherlands) 제조)를 사용하여 측정하였다.Subsequently, the density of the resist underlayer film was measured, and the results are shown in Table 3. The density of the resist underlayer was measured using an X-Ray Diffractometer (Model: X'Pert PRO MPD, manufactured by Panalytical (Netherlands)).

막 밀도 (g/cm3)Membrane Density (g/cm 3 ) 실시예 1Example 1 1.381.38 실시예 2Example 2 1.391.39 실시예 3Example 3 1.391.39 실시예 4Example 4 1.401.40 실시예 5Example 5 1.371.37 실시예 6Example 6 1.371.37 실시예 7Example 7 1.381.38 실시예 8Example 8 1.381.38 비교예 1Comparative Example 1 1.361.36 비교예 2Comparative Example 2 1.341.34

표 3을 참고하면, 실시예 1 내지 8에 따른 레지스트 하층막용 조성물을 사용하여 형성된 막이 비교예 1 및 2에 따른 레지스트 하층막용 조성물을 사용하여 형성된 막보다 밀도가 높음을 알 수 있다. 이는 실시예 1 내지 8에 따른 레지스트 하층막용 조성물에 포함된 화합물 B에 의해 막 밀도가 향상되었기 때문인 것으로 추정된다.  Referring to Table 3, it can be seen that the films formed using the composition for a resist underlayer film according to Examples 1 to 8 have a higher density than the films formed using the composition for a resist underlayer film according to Comparative Examples 1 and 2. It is presumed that this is because the film density was improved by the compound B contained in the compositions for resist underlayer films according to Examples 1 to 8.

표 3의 결과로부터, 실시예 1 내지 8에 따른 레지스트 하층막용 조성물을 사용한 경우, 비교예 1 및 2 대비 더욱 치밀한 구조의 막을 형성할 수 있음을 알 수 있다.From the results of Table 3, it can be seen that when the resist underlayer film composition according to Examples 1 to 8 was used, a film having a more dense structure than Comparative Examples 1 and 2 could be formed.

노광 특성 평가Exposure characteristics evaluation

실시예 1 내지 8 및 비교예 1 및 2로부터 제조된 조성물을 각각 각각 스핀-온 코팅 방법으로 도포한 후, 핫플레이트 위에서 210 ℃, 90초 동안 열처리하여 약 10 nm 두께의 레지스트 하층막을 형성하였다. The compositions prepared in Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 and 2 were applied by a spin-on coating method, respectively, and then heat-treated on a hot plate at 210 ° C. for 90 seconds to form a resist underlayer film having a thickness of about 10 nm.

이후, 상기 포토레지스트 하층막 위에 포토레지스트 용액을 스핀-온 코팅 방법으로 도포한 후, 핫플레이트 위에서 110 ℃에서 1분간 열처리하여 포토레지스트 층을 형성하였다.  상기 포토레지스트 층을 e-beam 노광기(Elionix사 제조)를 사용하여 가속전압 100 keV으로 노광한 후, 110 ℃에서 60 초 동안 열처리하였다. 이어서 상기 포토레지스트 층을 23 ℃에서 테트라메틸암모늄 하이드록사이드(TMAH) 2.38 질량% 수용액으로 현상한 후 순수한 물에 15 초 동안 린스하여 라인 앤드 스페이스 (line and space, L/S)의 포토레지스트 패턴을 형성하였다. Thereafter, a photoresist solution was applied on the photoresist underlayer film by a spin-on coating method, and heat treatment was performed on a hot plate at 110° C. for 1 minute to form a photoresist layer. The photoresist layer was exposed to light with an accelerating voltage of 100 keV using an e-beam exposure machine (manufactured by Elionix), and then heat-treated at 110 °C for 60 seconds. Subsequently, the photoresist layer was developed with a 2.38% by mass aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (TMAH) at 23° C., and then rinsed in pure water for 15 seconds to form a line and space (L/S) photoresist pattern. was formed.

다음, 상기 포토레지스트 패턴의 최적 노광량을 평가하고, 그 결과를 표 4에 나타내었다. 여기서 100nm의 라인 앤드 스페이스를 1:1로 해상하는 노광량을 최적 노광량(Optimum energy)(Eop, μC/㎠)이라 하고, 하기 표의 값은 비교예 2의 Eop 대비 상대적인 값으로 표기하였다. Next, the optimal exposure amount of the photoresist pattern was evaluated, and the results are shown in Table 4. Here, the exposure amount for resolving the line and space of 100 nm by 1:1 is referred to as the optimum energy (Eop, μC/cm 2 ), and the values in the table below are expressed as relative values compared to the Eop of Comparative Example 2.

Eop (μC/㎠)Eop (μC/cm2) 실시예 1Example 1 0.900.90 실시예 2Example 2 0.850.85 실시예 3Example 3 0.850.85 실시예 4Example 4 0.900.90 실시예 5Example 5 0.950.95 실시예 6Example 6 0.950.95 실시예 7Example 7 0.950.95 실시예 8Example 8 0.950.95 비교예 1Comparative Example 1 1.201.20 비교예 2Comparative Example 2 1.001.00

표 4를 참고하면, 실시예 1 내지 8에 따른 포토레지스트 하층막용 조성물을 사용해 레지스트 하층막을 형성한 경우, 비교예 1 및 2 대비 포토레지스트 패턴의 최적 노광량이 모두 우수함을 확인할 수 있다.Referring to Table 4, when the resist underlayer film was formed using the composition for a photoresist underlayer film according to Examples 1 to 8, it could be confirmed that the optimal exposure amount of the photoresist pattern was excellent compared to Comparative Examples 1 and 2.

따라서 표 4의 결과로부터, 실시예 1 내지 8에 따른 레지스트 하층막용 조성물을 사용할 경우, 비교예 1 및 2 대비 더욱 우수한 감도를 갖는 포토레지스트 패턴을 형성할 수 있음을 알 수 있다.Therefore, from the results of Table 4, it can be seen that when using the composition for a resist underlayer film according to Examples 1 to 8, photoresist patterns having more excellent sensitivity compared to Comparative Examples 1 and 2 can be formed.

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.In the foregoing, although specific embodiments of the present invention have been described and shown, the present invention is not limited to the described embodiments, and it is common knowledge in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. It is self-evident to those who have Therefore, such modifications or variations should not be individually understood from the technical spirit or viewpoint of the present invention, and modified embodiments should fall within the scope of the claims of the present invention.

100: 기판 102: 박막
104: 레지스트 하층막 106: 포토레지스트 막
106a: 비노광 부위의 포토레지스트 막
106b: 노광된 부위의 포토레지스트 막
108: 포토레지스트 패턴 110: 마스크
112: 유기막 패턴 114: 박막 패턴
100: substrate 102: thin film
104: resist underlayer film 106: photoresist film
106a: photoresist film of non-exposed area
106b: photoresist film of exposed area
108: photoresist pattern 110: mask
112: organic film pattern 114: thin film pattern

Claims (20)

질소 원자를 적어도 2개 포함하는 헤테로 고리를 포함하는 중합체 A;
단일 고리, 2개 이상의 단일 고리가 융합된 융합 고리, 및 2개 이상의 단일 고리가 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C5 알킬렌기, O 또는 C(O)에 의해 연결된 비융합 고리 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 단일 고리는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 방향족 고리 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로 방향족 고리이며,
구조 단위 내에 상기 단일 고리를 적어도 5개 포함하는 화합물 B; 및
용매를 포함하는 레지스트 하층막용 조성물.
Polymer A containing a heterocycle containing at least 2 nitrogen atoms;
At least one of a single ring, a fused ring in which two or more single rings are fused, and an unfused ring in which two or more single rings are connected by a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C5 alkylene group, O or C(O) including,
The single ring is a substituted or unsubstituted C6 to C30 aromatic ring or a substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroaromatic ring,
Compound B containing at least 5 of the above single rings in the structural unit; and
A composition for a resist underlayer film containing a solvent.
제1항에서,
상기 중합체 A는 하기 화학식 1 내지 화학식 5로 표시되는 구조 단위를 적어도 하나 포함하는, 레지스트 하층막용 조성물:
[화학식 1]
Figure pat00070

[화학식 2]
Figure pat00071

[화학식 3] [화학식 4]
Figure pat00072
Figure pat00073

[화학식 5]
Figure pat00074

상기 화학식 1 내지 화학식 5에서,
환 A는 질소 원자를 적어도 2개 포함하는 헤테로 고리이고,
R1 내지 R6은 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐기, 하이드록시기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 에폭시기, 비닐기, 알릴기, (메트)아크릴레이트기, 옥세탄기, 티올기, 카르복실기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C10 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 헤테로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 헤테로알키닐기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로아릴기, 또는 이들의 조합이고,
L1 내지 L12는 각각 독립적으로, 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 헤테로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로아릴렌기, 또는 이들의 조합이고,
X1 내지 X8은 각각 독립적으로, -O-, -S-, -S(O)-, -S(O)2-, -C(O)-, -(CO)O-, -O(CO), -O(CO)O-, -NR’- (여기서, R””은 수소, 중수소, 또는 C1 내지 C10 알킬기이다), 또는 이들의 조합이고,
Y1 및 Y2는 각각 독립적으로, 할로겐기, 하이드록시기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 에폭시기, 비닐기, 알릴기, (메트)아크릴레이트기, 옥세탄기, 티올기, 카르복실기, 또는 이들의 조합이며,
*는 연결지점이다.
In paragraph 1,
A composition for a resist underlayer film, wherein the polymer A includes at least one structural unit represented by the following formulas 1 to 5:
[Formula 1]
Figure pat00070

[Formula 2]
Figure pat00071

[Formula 3] [Formula 4]
Figure pat00072
Figure pat00073

[Formula 5]
Figure pat00074

In Formulas 1 to 5,
Ring A is a heterocycle containing at least 2 nitrogen atoms,
R 1 to R 6 are each independently hydrogen, heavy hydrogen, a halogen group, a hydroxyl group, a cyano group, a nitro group, an amino group, an epoxy group, a vinyl group, an allyl group, a (meth)acrylate group, an oxetane group, and a thiol group. , Carboxyl group, substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, substituted or unsubstituted C2 to C10 alkenyl group, substituted or unsubstituted C2 to C10 alkynyl group, substituted or unsubstituted C1 to C10 heteroalkyl group, substituted or unsubstituted a substituted or unsubstituted C1 to C10 heteroalkenyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 heteroalkynyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 heterocycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 heterocycloalkyl group, A C20 aryl group, a substituted or unsubstituted C1 to C20 heteroaryl group, or a combination thereof;
L 1 to L 12 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 heteroalkylene group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 cycloalkylene group, An unsubstituted C2 to C20 heterocycloalkylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 arylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C20 heteroarylene group, or a combination thereof;
X 1 to X 8 are each independently -O-, -S-, -S(O)-, -S(O) 2 -, -C(O)-, -(CO)O-, -O( CO), -O(CO)O-, -NR'- (where R”” is hydrogen, deuterium, or a C1 to C10 alkyl group), or a combination thereof,
Y 1 and Y 2 are each independently a halogen group, a hydroxyl group, a cyano group, a nitro group, an amino group, an epoxy group, a vinyl group, an allyl group, a (meth)acrylate group, an oxetane group, a thiol group, a carboxyl group, or is a combination of these
* is a connection point.
제2항에서,
상기 R1 내지 R6은 각각 독립적으로, 수소, 하이드록시기, 에폭시기, 비닐기, 알릴기, (메트)아크릴레이트기, 옥세탄기, 티올기, 카르복실기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 헤테로알킬기, 또는 이들의 조합이고,
상기 L1 내지 L12는 각각 독립적으로, 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 헤테로알킬렌기, 또는 이들의 조합이며,
상기 X1 내지 X8은 각각 독립적으로, -O-, -S-, -C(O)-, -(CO)O-, -O(CO), 또는 이들의 조합인 레지스트 하층막용 조성물.
In paragraph 2,
Wherein R 1 to R 6 are each independently hydrogen, a hydroxyl group, an epoxy group, a vinyl group, an allyl group, a (meth)acrylate group, an oxetane group, a thiol group, a carboxyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group , A substituted or unsubstituted C1 to C10 heteroalkyl group, or a combination thereof,
Wherein L 1 to L 12 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 heteroalkylene group, or a combination thereof;
Wherein X 1 to X 8 are each independently -O-, -S-, -C(O)-, -(CO)O-, -O(CO), or a combination thereof.
제1항에서,
상기 질소 원자를 적어도 2개 포함하는 헤테로 고리는 하기 화학식 A-1 내지 A-8로 표현되는 구조 중 적어도 하나인, 레지스트 하층막용 조성물:
[화학식 A-1] [화학식 A-2] [화학식 A-3] [화학식 A-4]
Figure pat00075
Figure pat00076
Figure pat00077

[화학식 A-5] [화학식 A-6] [화학식 A-7] [화학식 A-8]
Figure pat00078

상기 화학식 A-1 내지 상기 화학식 A-8에서,
Ra, Rb, Rx 및 Ry는 각각 독립적으로, 수소, 중수소, 할로겐기, 하이드록시기, 시아노기, 니트로기, 아미노기, 에폭시기, 비닐기, (메트)아크릴레이트기, 옥세탄기, 티올기, 카르복실기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 티오알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 티오아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 또는 이들의 조합이고,
La 및 Lb는 각각 독립적으로, 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 헤테로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로아릴렌기, 또는 이들의 조합이고,
*는 각각 중합체 내에서의 연결지점이다.
In paragraph 1,
A composition for a resist underlayer film, wherein the heterocycle containing at least two nitrogen atoms is at least one of structures represented by the following formulas A-1 to A-8:
[Formula A-1] [Formula A-2] [Formula A-3] [Formula A-4]
Figure pat00075
Figure pat00076
Figure pat00077

[Formula A-5] [Formula A-6] [Formula A-7] [Formula A-8]
Figure pat00078

In Formula A-1 to Formula A-8,
R a , R b , R x and R y are each independently hydrogen, heavy hydrogen, a halogen group, a hydroxy group, a cyano group, a nitro group, an amino group, an epoxy group, a vinyl group, a (meth)acrylate group, an oxetane group , Thiol group, carboxyl group, substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, substituted or unsubstituted C2 to C30 alkynyl group, substituted or unsubstituted C1 to C10 alkoxy group, substituted Or an unsubstituted C1 to C30 thioalkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryloxy group, a substituted or unsubstituted A C6 to C30 thioaryl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroaryl group, or a combination thereof;
L a and L b are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 heteroalkylene group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 cycloalkylene group, An unsubstituted C2 to C20 heterocycloalkylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 arylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C20 heteroarylene group, or a combination thereof;
* is a linkage point within the polymer, respectively.
제4항에서,
상기 Ra 및 Rb는 각각 독립적으로, 수소, 하이드록시기, 에폭시기, 비닐기, 알릴기, (메트)아크릴레이트기, 옥세탄기, 티올기, 카르복실기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 헤테로알킬기, 또는 이들의 조합이고,
상기 Rx 및 Ry는 각각 독립적으로, 수소, 하이드록시기, 에폭시기, 비닐기, 알릴기, (메트)아크릴레이트기, 옥세탄기, 티올기, 카르복실기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 헤테로알킬기, 또는 이들의 조합이고,
상기 La 및 Lb는 각각 독립적으로, 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 헤테로알킬렌기, 또는 이들의 조합인 레지스트 하층막용 조성물.
In paragraph 4,
Wherein R a and R b are each independently hydrogen, a hydroxyl group, an epoxy group, a vinyl group, an allyl group, a (meth)acrylate group, an oxetane group, a thiol group, a carboxyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group , A substituted or unsubstituted C1 to C10 heteroalkyl group, or a combination thereof,
Wherein R x and R y are each independently hydrogen, a hydroxyl group, an epoxy group, a vinyl group, an allyl group, a (meth)acrylate group, an oxetane group, a thiol group, a carboxyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group , A substituted or unsubstituted C1 to C10 heteroalkyl group, or a combination thereof,
Wherein L a and L b are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 heteroalkylene group, or a combination thereof.
제1항에서,
상기 중합체 A는 하기 화학식 6 내지 화학식 11로 표시되는 구조 단위를 적어도 하나 포함하는, 레지스트 하층막용 조성물:
[화학식 6]
Figure pat00079

[화학식 7]
Figure pat00080

[화학식 8]
Figure pat00081

[화학식 9]
Figure pat00082

[화학식 10]
Figure pat00083

[화학식 11]
Figure pat00084

상기 화학식 6 내지 화학식 11에서,
*는 중합체의 주쇄, 측쇄 또는 말단기와 연결되는 지점이다.
In paragraph 1,
A composition for a resist underlayer film, wherein the polymer A includes at least one structural unit represented by Formulas 6 to 11 below:
[Formula 6]
Figure pat00079

[Formula 7]
Figure pat00080

[Formula 8]
Figure pat00081

[Formula 9]
Figure pat00082

[Formula 10]
Figure pat00083

[Formula 11]
Figure pat00084

In Formulas 6 to 11,
* is a point connected to the main chain, side chain or terminal group of the polymer.
제1항에서,
상기 중합체 A는 하기 화학식 12 내지 화학식 16으로 표시되는 구조 단위를 적어도 하나 포함하고,
상기 중합체 A의 중량평균분자량은 2,000 g/mol 내지 300,000 g/mol인, 레지스트 하층막용 조성물:
[화학식 12]
Figure pat00085

[화학식 13]
Figure pat00086

[화학식 14] [화학식 15]
Figure pat00087

[화학식 16]
Figure pat00088

상기 화학식 12 내지 화학식 16에서,
*는 중합체의 주쇄, 측쇄 또는 말단기와 연결되는 지점이다.
In paragraph 1,
The polymer A includes at least one structural unit represented by Formulas 12 to 16 below,
The weight average molecular weight of the polymer A is 2,000 g / mol to 300,000 g / mol, a composition for a resist underlayer film:
[Formula 12]
Figure pat00085

[Formula 13]
Figure pat00086

[Formula 14] [Formula 15]
Figure pat00087

[Formula 16]
Figure pat00088

In Formulas 12 to 16,
* is a point connected to the main chain, side chain or terminal group of the polymer.
제1항에서,
상기 단일 고리, 융합 고리, 및 비융합 고리는 하기 그룹 Ⅰ에 나열된 구조를 적어도 하나 포함하는, 레지스트 하층막용 조성물:
[그룹 Ⅰ]
Figure pat00089

상기 그룹 Ⅰ에서,
Z1은 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C5 알킬렌기, O 또는 C(O)이고,
Z3 내지 Z18은 각각 독립적으로 C(O), NRc, O, S, CRdRe 또는 이들의 조합이고,
Rc 내지 Re는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로아릴기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기, 또는 이들의 조합이다.
In paragraph 1,
A composition for a resist underlayer film, wherein the single ring, the fused ring, and the non-fused ring contain at least one structure listed in Group I below:
[Group I]
Figure pat00089

In Group I,
Z 1 is a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C5 alkylene group, O or C(O);
Z 3 to Z 18 are each independently C(O), NR c , O, S, CR d R e or a combination thereof;
R c to R e are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 heteroaryl group, a halogen atom, or a halogen-containing group. , or a combination thereof.
제1항에서,
상기 단일 고리, 융합 고리, 및 비융합 고리는 하기 화학식 B-1 내지 화학식 B-5로 표현되는 구조 중 적어도 하나인, 레지스트 하층막용 조성물:
[화학식 B-1]
Figure pat00090

[화학식 B-2]
Figure pat00091

[화학식 B-3]
Figure pat00092

[화학식 B-4]
Figure pat00093

[화학식 B-5]
Figure pat00094

상기 화학식 B-1 내지 화학식 B-5에서,
Rf는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로아릴기, 또는 이들의 조합이고,
*는 연결지점이다.
In paragraph 1,
A composition for a resist underlayer film, wherein the single ring, the fused ring, and the unfused ring are at least one of structures represented by the following formulas (B-1) to (B-5):
[Formula B-1]
Figure pat00090

[Formula B-2]
Figure pat00091

[Formula B-3]
Figure pat00092

[Formula B-4]
Figure pat00093

[Formula B-5]
Figure pat00094

In Formula B-1 to Formula B-5,
R f is hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 heteroaryl group, or a combination thereof;
* is a connection point.
제1항에서,
상기 화합물 B는 하기 화학식 17 내지 화학식 19로 표시되는 구조 단위를 적어도 하나 포함하는, 레지스트 하층막용 조성물:
[화학식 17]
Figure pat00095

[화학식 18]
Figure pat00096

[화학식 19]
Figure pat00097

상기 화학식 17 내지 화학식 19에서,
L13 내지 L18은 각각 독립적으로, 단일결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 헤테로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로아릴렌기, 또는 이들의 조합이고,
*는 화합물의 주쇄, 측쇄 또는 말단기와 연결되는 지점이다.
In paragraph 1,
A composition for a resist underlayer film, wherein the compound B includes at least one structural unit represented by the following formulas 17 to 19:
[Formula 17]
Figure pat00095

[Formula 18]
Figure pat00096

[Formula 19]
Figure pat00097

In Formulas 17 to 19,
L 13 to L 18 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 heteroalkylene group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 cycloalkylene group, An unsubstituted C2 to C20 heterocycloalkylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 arylene group, a substituted or unsubstituted C1 to C20 heteroarylene group, or a combination thereof,
* is a point connected to the main chain, side chain or terminal group of the compound.
제1항에서,
상기 화합물 B는 하기 화학식 20 내지 화학식 22 중 어느 하나로 표시되는 구조 단위를 적어도 하나 포함하는 단분자, 올리고머 및 중합체 중 어느 하나인, 레지스트 하층막용 조성물:
[화학식 20]
Figure pat00098

[화학식 21]
Figure pat00099

[화학식 22]
Figure pat00100

상기 화학식 20 내지 화학식 22에서,
*는 주쇄, 측쇄 또는 말단기와 연결되는 지점이다.
In paragraph 1,
The compound B is any one of a single molecule, an oligomer and a polymer including at least one structural unit represented by any one of Formulas 20 to 22 below, a composition for a resist underlayer film:
[Formula 20]
Figure pat00098

[Formula 21]
Figure pat00099

[Formula 22]
Figure pat00100

In Formulas 20 to 22,
* is a point connected to the main chain, side chain or terminal group.
제11항에서,
상기 화합물 B는 단분자 또는 올리고머이고, 분자량은 300 내지 3,000 g/mol 인 레지스트 하층막용 조성물.
In paragraph 11,
The compound B is a monomolecular or oligomer, and the molecular weight is 300 to 3,000 g / mol composition for a resist underlayer film.
제11항에서,
상기 화합물 B는 중합체이고, 중량평균분자량은 1,000 g/mol 내지 50,000 g/mol 인 레지스트 하층막용 조성물.
In paragraph 11,
The compound B is a polymer, and the weight average molecular weight is 1,000 g / mol to 50,000 g / mol composition for a resist underlayer film.
제1항에서,
상기 중합체 A 및 화합물 B를 90:10 내지 10:90의 중량비로 포함하는 레지스트 하층막용 조성물.
In paragraph 1,
A composition for a resist underlayer film comprising the polymer A and compound B in a weight ratio of 90:10 to 10:90.
제1항에서,
상기 중합체 A, 및 상기 화합물 B의 총 중량은 상기 레지스트 하층막용 조성물 총 중량을 기준으로 0.1 중량% 내지 50 중량%로 포함되는 레지스트 하층막용 조성물.
In paragraph 1,
A composition for a resist underlayer film comprising a total weight of the polymer A and the compound B in an amount of 0.1% to 50% by weight based on the total weight of the composition for a resist underlayer film.
제1항에서,
아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 노볼락계 수지, 글리콜루릴계 수지, 및 멜라민계 수지로부터 선택되는 하나 이상의 중합체를 더 포함하는 레지스트 하층막용 조성물.
In paragraph 1,
A composition for a resist underlayer film, further comprising at least one polymer selected from acrylic resins, epoxy resins, novolac resins, glycoluril resins, and melamine resins.
제1항에서,
계면활성제, 열산 발생제, 가소제, 또는 이들의 조합을 포함하는 첨가제를 더 포함하는 레지스트 하층막용 조성물.
In paragraph 1,
A composition for a resist underlayer film, further comprising an additive including a surfactant, a thermal acid generator, a plasticizer, or a combination thereof.
기판 위에 식각 대상 막을 형성하는 단계,
상기 식각 대상 막 위에 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 레지스트 하층막용 조성물을 적용하여 레지스트 하층막을 형성하는 단계,
상기 레지스트 하층막 위에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계, 그리고
상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 이용하여 상기 레지스트 하층막 및 상기 식각 대상막을 순차적으로 식각하는 단계
를 포함하는 패턴 형성 방법.
Forming a film to be etched on a substrate;
Forming a resist underlayer film by applying the composition for a resist underlayer film according to any one of claims 1 to 17 on the etch target film;
forming a photoresist pattern on the resist underlayer film; and
sequentially etching the resist underlayer layer and the etch target layer using the photoresist pattern as an etching mask;
Pattern forming method comprising a.
제18항에서,
상기 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계는
상기 레지스트 하층막 위에 포토레지스트 막을 형성하는 단계,
상기 포토레지스트 막을 노광하는 단계, 그리고
상기 포토레지스트 막을 현상하는 단계를 포함하는 패턴 형성 방법.
In paragraph 18,
Forming the photoresist pattern
Forming a photoresist film on the resist underlayer film;
Exposing the photoresist film to light; and
A pattern forming method comprising the step of developing the photoresist film.
제18항에서,
상기 레지스트 하층막을 형성하는 단계는 상기 레지스트 하층막용 조성물의 코팅 후 100 ℃ 내지 500 ℃의 온도로 열처리하는 단계를 더 포함하는 패턴 형성 방법.
In paragraph 18,
The forming of the resist underlayer film further comprises heat treatment at a temperature of 100° C. to 500° C. after coating the composition for the resist underlayer film.
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