KR20230101485A - Hardmask composition, hardmask layer and method of forming patterns - Google Patents

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Abstract

하기 화학식 1로 표시되는 구조단위 및 하기 화학식 2로 표시되는 구조단위를 포함하는 중합체, 및 용매를 포함하는 하드마스크 조성물, 상기 하드마스크 조성물로부터 제조되는 하드마스크 층, 그리고 상기 하드마스크 조성물로부터 패턴을 형성하는 방법에 관한 것이다:
[화학식 1]

Figure pat00036

[화학식 2]
Figure pat00037

상기 화학식 1 및 상기 화학식 2의 정의는 명세서 내 기재한 바와 같다.A hard mask composition including a polymer including structural units represented by Formula 1 and structural units represented by Formula 2 below, and a solvent, a hard mask layer prepared from the hard mask composition, and a pattern formed from the hard mask composition. It is about how to form:
[Formula 1]
Figure pat00036

[Formula 2]
Figure pat00037

The definitions of Formula 1 and Formula 2 are as described in the specification.

Description

하드마스크 조성물, 하드마스크 층 및 패턴 형성 방법{HARDMASK COMPOSITION, HARDMASK LAYER AND METHOD OF FORMING PATTERNS}Hard mask composition, hard mask layer and pattern forming method {HARDMASK COMPOSITION, HARDMASK LAYER AND METHOD OF FORMING PATTERNS}

하드마스크 조성물, 상기 하드마스크 조성물의 경화물을 포함하는 하드마스크 층 및 상기 하드마스크 조성물을 사용하는 패턴 형성 방법에 관한 것이다.It relates to a hard mask composition, a hard mask layer including a cured product of the hard mask composition, and a pattern forming method using the hard mask composition.

최근 반도체 산업은 수백 나노미터 크기의 패턴에서 수 내지 수십 나노미터 크기의 패턴을 가지는 초미세 기술로 발전하고 있다. 이러한 초미세 기술을 실현하기 위해서는 효과적인 리소그래픽 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.

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

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

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

다른 구현예는 상기 하드마스크 조성물의 경화물을 포함하는 하드마스크 층을 제공한다.Another embodiment provides a hardmask layer including a cured product of the hardmask composition.

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

일 구현예에 따른 하드마스크 조성물은 하기 화학식 1로 표시되는 구조단위 및 하기 화학식 2로 표시되는 구조단위를 포함하는 중합체, 및 용매를 포함한다.A hard mask composition according to an embodiment includes a polymer including a structural unit represented by Chemical Formula 1 and a structural unit represented by Chemical Formula 2 below, and a solvent.

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

[화학식 2][Formula 2]

Figure pat00002
Figure pat00002

상기 화학식 1에서,In Formula 1,

A는 1 이상의 헤테로 원소를 포함하며 치환 또는 비치환된 2 이상의 육각 고리들이 축합된 헤테로고리, 서로 다른 2 이상의 헤테로 원소를 포함하며 치환 또는 비치환된 하나 이상의 오각 고리와 하나 이상의 육각 고리가 축합된 헤테로고리, 또는 이들의 조합이고,A is a heterocycle in which two or more substituted or unsubstituted hexagonal rings are condensed and contain one or more hetero atoms, and one or more hexagonal rings are condensed with one or more substituted or unsubstituted pentagonal rings and contain two or more different heteroatoms. a heterocyclic ring, or a combination thereof;

B는 하기 화학식 3으로 표시되고,B is represented by the following formula (3),

[화학식 3][Formula 3]

Figure pat00003
Figure pat00003

상기 화학식 2와 상기 화학식 3에서, In Formula 2 and Formula 3,

R1 및 R2는, 각각 독립적으로, 중수소, 히드록시기, 시아노기, 니트로기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, -COORa (여기서, Ra는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2내지 C20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기이다.), -C(=O)Rb {여기서, Rb는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 또는 -NR’R”(여기서, R’ 및 R”는 각각 독립적으로, 수소 또는 C1 내지 C20 알킬기이다)이다.}, -NRcRd (여기서, Rc 및 Rd는 각각 독립적으로, 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기이다), 또는 이들의 조합이고,R 1 and R 2 are each independently deuterium, a hydroxyl group, a cyano group, a nitro group, Halogen atom, substituted or unsubstituted C1 to C30 alkoxy 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 substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkenyl group, substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroalkyl group, substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocycloalkyl group, substituted or unsubstituted C2 to C30 A heteroaryl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, -COOR a (where R a is hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkenyl group, a substituted or unsubstituted A substituted or unsubstituted C2 to C30 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroalkyl group, or a substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroaryl group.), -C (= O) R b {Wherein, R b is hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C20 heteroalkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroaryl group, or -NR'R” (where R' and R” are each independently hydrogen or C1 to C20 alkyl group).}, -NR c R d (where R c and R d are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, or a substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group) is), or a combination thereof,

m 및 n은, 각각 독립적으로, 0 내지 4의 정수 중 하나이고, 상기 화학식 1 내지 상기 화학식 3에서, *은 연결지점이다.m and n are, each independently, an integer of 0 to 4, and in Formula 1 to Formula 3, * is a connection point.

상기 화학식 1의 A는 하기 그룹 1에 나열된 치환 또는 비치환된 헤테로고리 중 어느 하나일 수 있다.A in Formula 1 may be any one of the substituted or unsubstituted heterocycles listed in Group 1 below.

[그룹 1][Group 1]

Figure pat00004
Figure pat00004

상기 그룹 1에서, Z1 및 Z2는, 각각 독립적으로, NRe, O, S, Te 또는 Se이되, 서로 동일하지 않고, 상기 Re는 수소, 중수소, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기이다.In Group 1, Z 1 and Z 2 are each independently NR e , O, S, Te or Se, but not the same as each other, and R e is hydrogen, deuterium, a halogen atom, substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, or a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group.

상기 화학식 1의 A는 상기 그룹 1에서 선택된 헤테로고리가 히드록시기, 할로겐 원자, 아미노기, 티올기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 이들의 조합인 하나 이상의 치환기로 치환되거나, 또는 비치환된 헤테로고리일 수 있다.A in Formula 1 is a hydroxyl group, a halogen atom, an amino group, a thiol group, a cyano group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkoxy group, a substituted or unsubstituted heterocycle selected from Group 1, It may be substituted with one or more substituents that are unsubstituted C6 to C30 aryl groups or a combination thereof, or may be an unsubstituted heterocyclic ring.

상기 화학식 1의 A는 하기 그룹 1-1에서 선택되는 치환 또는 비치환된 헤테로고리 중 어느 하나일 수 있다.A in Formula 1 may be any one of a substituted or unsubstituted heterocyclic ring selected from Group 1-1 below.

[그룹 1-1][Group 1-1]

Figure pat00005
Figure pat00005

상기 화학식 1의 A는 하기 그룹 1-2에서 선택되는 치환 또는 비치환된 헤테로고리 중 어느 하나일 수 있다.A in Formula 1 may be any one of a substituted or unsubstituted heterocyclic ring selected from Groups 1-2 below.

[그룹 1-2][Group 1-2]

Figure pat00006
Figure pat00006

상기 그룹 1-2에서,In the group 1-2,

Z1 및 Z2는, 각각 독립적으로, NRe, O, S, Te 또는 Se이되, 서로 동일하지 않고, Z 1 and Z 2 are, each independently, NR e , O, S, Te or Se, but not the same as each other;

상기 Re는 수소, 중수소, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기이다.R e is hydrogen, deuterium, a halogen atom, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, or a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group.

상기 화학식 3의 R1 및 R2는, 각각 독립적으로, 중수소, 히드록시기, 시아노기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, -COORa (여기서, Ra는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬이다.), -C(=O)Rb {여기서, Rb는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 또는 -NR’R”(여기서, R’ 및 R”는 각각 독립적으로, 수소 또는 C1 내지 C10 알킬기이다)이다.}, -NRcRd (여기서, Rc 및 Rd는 각각 독립적으로, 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기이다), 또는 이들의 조합이다.R 1 and R 2 in Formula 3 are each independently deuterium, a hydroxyl group, a cyano group, Halogen atom, substituted or unsubstituted C1 to C10 alkoxy group, substituted or unsubstituted C1 to C20 alkyl group, substituted or unsubstituted C2 to C20 alkenyl group, substituted or unsubstituted C2 to C20 alkynyl group, substituted or unsubstituted a substituted or unsubstituted C1 to C20 heteroalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 heteroaryl group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group, -COOR a (wherein R a is hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl ), -C(=O)R b {where R b is hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, or -NR'R" (where R' and R" are each independently hydrogen or a C1 to C10 alkyl group).}, -NR c R d (where R c and R d are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, or a substituted or unsubstituted C6 to C20 an aryl group), or a combination thereof.

상기 화학식 3의 m 및 n은 각각 0일 수 있다.m and n in Chemical Formula 3 may each be 0.

상기 화학식 1은 하기 화학식 1-1 내지 하기 화학식 1-3 중 하나 이상으로 표시될 수 있다.Chemical Formula 1 may be represented by one or more of Chemical Formulas 1-1 to 1-3 below.

[화학식 1-1][Formula 1-1]

Figure pat00007
Figure pat00007

[화학식 1-2][Formula 1-2]

Figure pat00008
Figure pat00008

[화학식 1-3][Formula 1-3]

Figure pat00009
Figure pat00009

상기 중합체의 중량평균분자량은 1,000g/mol 내지 200,000g/mol일 수 있다.The polymer may have a weight average molecular weight of 1,000 g/mol to 200,000 g/mol.

상기 중합체는 상기 하드마스크 조성물의 총 중량을 기준으로 0.1 중량% 내지 30 중량% 포함될 수 있다.The polymer may be included in an amount of 0.1 wt % to 30 wt % based on the total weight of the hard mask composition.

상기 용매는 프로필렌글리콜, 프로필렌글리콜 디아세테이트, 메톡시 프로판디올, 디에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜 부틸에테르, 트리(에틸렌글리콜)모노메틸에테르, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트, 사이클로헥사논, 에틸락테이트, 감마-부티로락톤, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, 메틸피롤리돈, 메틸피롤리디논, 아세틸아세톤 또는 에틸 3-에톡시프로피오네이트일 수 있다.The solvent is propylene glycol, propylene glycol diacetate, methoxy propanediol, diethylene glycol, diethylene glycol butyl ether, tri(ethylene glycol) monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, cyclohexa Non, ethyl lactate, gamma-butyrolactone, N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, methylpyrrolidone, methylpyrrolidinone, acetylacetone or ethyl 3-ethoxypropionateyl can

다른 구현예에 따르면, 상술한 하드마스크 조성물의 경화물을 포함하는 하드마스크 층을 제공한다.According to another embodiment, a hard mask layer including a cured product of the hard mask composition described above is provided.

또 다른 구현예에 따르면, 기판 위에 재료 층을 제공하는 단계, 상기 재료 층 위에 상술한 하드마스크 조성물을 적용하는 단계, 상기 하드마스크 조성물을 열처리하여 하드마스크 층을 형성하는 단계, 상기 하드마스크 층 위에 포토레지스트 층을 형성하는 단계, 상기 포토레지스트 층을 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 하드마스크 층을 선택적으로 제거하고 상기 재료 층의 일부를 노출하는 단계, 그리고 상기 재료 층의 노출된 부분을 식각하는 단계를 포함하는 패턴형성방법을 제공한다.According to another embodiment, providing a material layer on a substrate, applying the hardmask composition described above on the material layer, heat-treating the hardmask composition to form a hardmask layer, and forming a hardmask layer on the hardmask layer. Forming a photoresist layer, exposing and developing the photoresist layer to form a photoresist pattern, using the photoresist pattern A pattern forming method comprising selectively removing the hard mask layer to expose a portion of the material layer, and etching the exposed portion of the material layer.

상기 하드마스크 층을 형성하는 단계는 100℃ 내지 1,000℃에서 열처리하는 단계를 포함할 수 있다.Forming the hard mask layer may include heat treatment at 100°C to 1,000°C.

일 구현예에 따른 하드마스크 조성물은 용매에 대한 용해성이 우수하여 하드마스크 층에 효과적으로 적용할 수 있다.The hardmask composition according to one embodiment has excellent solubility in a solvent and can be effectively applied to a hardmask layer.

일 구현예에 따른 하드마스크 조성물로부터 형성된 하드마스크 층은 우수한 갭-필 특성, 평탄화 특성, 및 내식각성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라, 우수한 내열성, 내화학성을 확보할 수 있다. A hardmask layer formed from the hardmask composition according to an exemplary embodiment may secure excellent gap-fill characteristics, planarization characteristics, and etch resistance, as well as excellent heat resistance and chemical resistance.

도 1은 갭-필 특성 및 평탄화 특성의 평가 방법을 설명하기 위해 하드마스크 층의 단면을 개략적으로 나타낸 참고도이다.1 is a reference diagram schematically illustrating a cross-section of a hard mask layer to explain a method for evaluating gap-fill characteristics and planarization characteristics.

이하, 본 발명의 구현예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those 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.

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

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

본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, “아릴기”란, 탄화수소 방향족 모이어티를 하나 이상 갖는 그룹을 의미하며 넓게는 탄화수소 방향족 모이어티들이 단일 결합으로 연결된 형태 및 탄화수소 방향족 모이어티들이 직접 또는 간접적으로 융합된 비방향족 융합 고리 또한 포함한다. 아릴기는 모노사이클릭, 폴리사이클릭 또는 융합된 폴리사이클릭 (즉, 탄소원자들의 인접한 쌍들을 나눠 가지는 고리) 작용기를 포함한다.Unless otherwise defined herein, "aryl group" means a group having one or more hydrocarbon aromatic moieties, and broadly refers to a form in which hydrocarbon aromatic moieties are connected by a single bond and hydrocarbon aromatic moieties are directly or indirectly linked. Fused non-aromatic fused rings are also included. Aryl groups include monocyclic, polycyclic or fused polycyclic (ie, rings that divide adjacent pairs of carbon atoms) functional groups.

보다 구체적으로, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기는, 치환 또는 비치환된 페닐기, 치환 또는 비치환된 나프틸기, 치환 또는 비치환된 안트라세닐기, 치환 또는 비치환된 페난트레닐기, 치환 또는 비치환된 나프타세닐기, 치환 또는 비치환된 피레닐기, 치환 또는 비치환된 바이페닐기, 치환 또는 비치환된 p-터페닐기, 치환 또는 비치환된 m-터페닐기, 치환 또는 비치환된 o-터페닐기, 치환 또는 비치환된 크리세닐기, 치환 또는 비치환된 트리페닐렌기, 치환 또는 비치환된 페릴레닐기, 치환 또는 비치환된 플루오레닐기, 치환 또는 비치환된 인데닐 기, 치환 또는 비치환된 퓨라닐기, 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.More specifically, the substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group is a substituted or unsubstituted phenyl group, a substituted or unsubstituted naphthyl group, a substituted or unsubstituted anthracenyl group, a substituted or unsubstituted phenanthrenyl group, a substituted or unsubstituted naphthyl group, or a substituted or unsubstituted phenanthrenyl group. An unsubstituted naphthacenyl group, a substituted or unsubstituted pyrenyl group, a substituted or unsubstituted biphenyl group, a substituted or unsubstituted p-terphenyl group, a substituted or unsubstituted m-terphenyl group, a substituted or unsubstituted o- Terphenyl group, substituted or unsubstituted chrysenyl group, substituted or unsubstituted triphenylene group, substituted or unsubstituted perylenyl group, substituted or unsubstituted fluorenyl group, substituted or unsubstituted indenyl group, substituted or unsubstituted It may be an unsubstituted furanyl group, or a combination thereof, but is not limited thereto.

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

보다 구체적으로, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로고리기는, 치환 또는 비치환된 티오페닐기, 치환 또는 비치환된 피롤릴기, 치환 또는 비치환된 피라졸릴기, 치환 또는 비치환된 이미다졸일기, 치환 또는 비치환된 트리아졸일기, 치환 또는 비치환된 옥사졸일기, 치환 또는 비치환된 티아졸일기, 치환 또는 비치환된 옥사디아졸 일기, 치환 또는 비치환된 티아디아졸일기, 치환 또는 비치환된 피리딜기, 치환 또는 비치환된 피리미디닐기, 치환 또는 비치환된 피라지닐기, 치환 또는 비치환된 트리아지닐기, 치환 또는 비치환된 벤조퓨라닐기, 치환 또는 비치환된 벤조티오페닐기, 치환 또는 비치환된 벤즈이미다졸일기, 치환 또는 비치환된 인돌일기, 치환 또는 비치환된 퀴놀리닐기, 치환 또는 비치환된 이소퀴놀리닐기, 치환 또는 비치환된 퀴나졸리닐기, 치환 또는 비치환된 퀴녹살리닐기, 치환 또는 비치환된 나프티리디닐기, 치환 또는 비치환된 벤즈옥사진일기, 치환 또는 비치환된 벤즈티아진일기, 치환 또는 비치환된 아크리디닐기, 치환 또는 비치환된 페나진일기, 치환 또는 비치환된 페노티아진일기, 치환 또는 비치환된 페녹사진일기, 치환 또는 비치환된 카바졸일기, 치환 또는 비치환된 디벤 조퓨란일기, 또는 치환 또는 비치환된 디벤조티오펜일기, 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.More specifically, the substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocyclic group is a substituted or unsubstituted thiophenyl group, a substituted or unsubstituted pyrrolyl group, a substituted or unsubstituted pyrazolyl group, a substituted or unsubstituted imidazolyl group, Substituted or unsubstituted triazolyl group, substituted or unsubstituted oxazolyl group, substituted or unsubstituted thiazolyl group, substituted or unsubstituted oxadiazole group, substituted or unsubstituted thiazolyl group, substituted or unsubstituted A substituted or unsubstituted pyrimidinyl group, a substituted or unsubstituted pyrazinyl group, a substituted or unsubstituted triazinyl group, a substituted or unsubstituted benzofuranyl group, a substituted or unsubstituted benzothiophenyl group, A substituted or unsubstituted benzimidazolyl group, a substituted or unsubstituted indolyl group, a substituted or unsubstituted quinolinyl group, a substituted or unsubstituted isoquinolinyl group, a substituted or unsubstituted quinazolinyl group, a substituted or unsubstituted quinoxalinyl group, substituted or unsubstituted naphthyridinyl group, substituted or unsubstituted benzoxazinyl group, substituted or unsubstituted benzthiazinyl group, substituted or unsubstituted acridinyl group, substituted or unsubstituted phenazine substituted or unsubstituted phenothiazinyl group, substituted or unsubstituted phenoxazinyl group, substituted or unsubstituted carbazolyl group, substituted or unsubstituted dibenzofuranyl group, or substituted or unsubstituted dibenzothiophene It may be a diary, or a combination thereof, but is not limited thereto.

본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, "헤테로아릴(heteroaryl)기"는 아릴기 내에 N, O, S, P 및 Si로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로원자를 적어도 한 개를 함유하는 것을 의미한다. 2 이상의 헤테로아릴기는 시그마 결합을 통하여 직접 연결되거나, 상기 헤테로아릴기가 2 이상의 고리를 포함할 경우, 2 이상의 고리들은 서로 융합될 수 있다. 상기 헤테로아릴기가 융합고리인 경우, 각각의 고리마다 상기 헤테로 원자를 1 내지 3개 포함할 수 있다.Unless otherwise defined herein, "heteroaryl group" means containing at least one heteroatom selected from the group consisting of N, O, S, P, and Si in the aryl group. Two or more heteroaryl groups may be directly connected through a sigma bond, or if the heteroaryl group includes two or more rings, the two or more rings may be fused to each other. When the heteroaryl group is a fused ring, each ring may contain 1 to 3 hetero atoms.

본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, "헤테로알킬(heteroalkyl)기"는 알킬기를 형성하는 하나 이상의 탄소 원소 대신 N, O, S, P 및 Si로 이루어진 군에서 선택되는 헤테로 원소를 함유하는 기를 의미한다.Unless otherwise defined herein, "heteroalkyl group" means a group containing a hetero element selected from the group consisting of N, O, S, P and Si instead of one or more carbon atoms forming an alkyl group. do.

본 명세서에서, 중합체는 올리고머(oligomer)와 중합체(polymer)를 모두 포함할 수 있다.In the present specification, the polymer may include both an oligomer and a polymer.

본 명세서에서 특별히 언급하지 않는 한, “중량평균분자량”은 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 herein, "weight average molecular weight" is measured by dissolving a powder sample in tetrahydrofuran (THF) and then using Agilent Technologies' 1200 series Gel Permeation Chromatography (GPC) ( The column was Shodex LF-804, and the standard sample was Shodex polystyrene).

반도체 산업에서 칩의 크기를 감소시키는 요구가 끊임없이 이어지고 있으며, 이에 대응하기 위해 리소그래피 기술에서 패터닝되는 레지스트의 선폭이 수십 나노 크기를 가져야한다. 이에, 레지스트 패턴의 선폭을 견딜 수 있는 높이가 제한되고, 레지스트들이 에칭 단계에서 충분한 내성을 가지지 못하는 경우가 발생한다. 이를 보완하기 위해 식각하고자 하는 재료층과 포토레지스트 층 사이에 일명 하드마스크 층(hardmask layer)이라고 불리는 보조층을 사용한다. 이러한 하드마스크 층은 선택적 식각을 통해 포토레지스트의 미세 패턴을 재료층으로 전사해주는 중간막으로서 역할을 하므로, 하드마스크 층은 패턴 전사시 필요한 에칭 공정을 견딜 수 있도록 내식각성 및 내열성이 요구된다.In the semiconductor industry, there is an ever-increasing demand to reduce the size of chips, and in order to cope with this, the line width of a resist patterned in lithography technology must have a size of several tens of nanometers. Accordingly, the height capable of withstanding the line width of the resist pattern is limited, and sometimes the resists do not have sufficient resistance in the etching step. To compensate for this, an auxiliary layer called a hardmask layer is used between the material layer to be etched and the photoresist layer. Since the hard mask layer serves as an intermediate film that transfers the fine pattern of the photoresist to the material layer through selective etching, the hard mask layer requires etching resistance and heat resistance to withstand the etching process required for pattern transfer.

한편, 기존에 하드마스크 층은 화학적 또는 물리적 증착 방법으로 형성하였는데, 이는 설비 규모가 크고 공정 단가가 높아 경제성이 떨어지는 문제가 있어 최근 스핀-코팅 기법으로 하드마스크 층을 형성하는 것을 개발하였다. 스핀-코팅 기법은 종래 방법에 비해 공정이 용이하고, 이로부터 제조되는 하드마스크 층의 갭-필 특성 및 평탄화 특성이 더 우수할 수 있지만, 상술한 하드마스크 층에 요구되는 내식각성은 다소 떨어지는 경향을 보인다.On the other hand, conventionally, the hard mask layer was formed by chemical or physical deposition, but this has a problem of low economic feasibility due to the large equipment scale and high process cost, so a spin-coating technique was recently developed to form the hard mask layer. The spin-coating technique is easier to process than the conventional method, and the gap-fill characteristics and planarization characteristics of the hard mask layer produced therefrom may be better, but the etch resistance required for the hard mask layer described above tends to be somewhat inferior show

근래 상기 하드마스크 층의 내식각성을 개선시키기 위해 하드마스크 조성물이 함유하는 탄소 함량을 극대화하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만, 하드마스크 조성물의 탄소 함량을 극대화할수록 조성물의 용매에 대한 용해도가 저하되어 스핀-코팅 기법을 적용하기에 어려워질 수 있다. 따라서, 하드마스크 조성물은 내식각성을 개선시키면서도 용매에 대한 용해도가 저하되지 않을 것이 요구된다.Recently, in order to improve the etch resistance of the hard mask layer, research on maximizing the carbon content of the hard mask composition has been actively conducted. However, as the carbon content of the hardmask composition is maximized, solubility of the composition in a solvent decreases, making it difficult to apply the spin-coating technique. Therefore, the hard mask composition is required to have improved etching resistance and not lower solubility in a solvent.

본원 발명자들은 용매에 대한 용해성이 우수하여 갭-필 특성 및 평탄화 특성이 우수하면서도 내식각성이 개선된 하드마스크를 형성하기 위한 하드마스크 조성물을 제조하기 위해 노력하였다. The inventors of the present application have made efforts to prepare a hard mask composition for forming a hard mask having excellent gap-fill and planarization properties due to excellent solvent solubility and improved etch resistance.

그 결과, 하드마스크 조성물이 포함하는 중합체가 방향족 탄화수소 고리를 포함하여 조성물 내 탄소 함량을 증가시킴으로써 이로부터 형성된 하드마스크 층의 내식각성을 개선함과 동시에, 상기 중합체가 헤테로 원소를 포함하는 헤테로고리를 포함함으로써 용매에의 용해성이 저하되지 않도록 개선하였다. As a result, the polymer included in the hardmask composition contains an aromatic hydrocarbon ring to increase the carbon content in the composition, thereby improving the etching resistance of the hardmask layer formed therefrom, and at the same time, the polymer includes a heterocycle containing a hetero element. By including it, the solubility in the solvent was improved so as not to decrease.

구체적으로, 일 구현예에 따른 하드마스크 조성물은 하기 화학식 1로 표시되는 구조단위 및 하기 화학식 2로 표시되는 구조단위를 포함하는 중합체, 및 용매를 포함한다.Specifically, a hard mask composition according to an embodiment includes a polymer including structural units represented by Chemical Formula 1 and structural units represented by Chemical Formula 2 below, and a solvent.

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00010
Figure pat00010

[화학식 2][Formula 2]

Figure pat00011
Figure pat00011

상기 화학식 1에서,In Formula 1,

A는 1 이상의 헤테로 원소를 포함하며 치환 또는 비치환된 2 이상의 육각 고리들이 축합된 헤테로고리, 서로 다른 2 이상의 헤테로 원소를 포함하며 치환 또는 비치환된 하나 이상의 오각 고리와 하나 이상의 육각 고리가 축합된 헤테로고리, 또는 이들의 조합이고,A is a heterocycle in which two or more substituted or unsubstituted hexagonal rings are condensed and contain one or more hetero atoms, and one or more hexagonal rings are condensed with one or more substituted or unsubstituted pentagonal rings and contain two or more different heteroatoms. a heterocyclic ring, or a combination thereof;

B는 하기 화학식 3으로 표시되고,B is represented by the following formula (3),

[화학식 3][Formula 3]

Figure pat00012
Figure pat00012

상기 화학식 2와 상기 화학식 3에서, In Formula 2 and Formula 3,

R1 및 R2는, 각각 독립적으로, 중수소, 히드록시기, 시아노기, 니트로기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, -COORa (여기서, Ra는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기이다.), -C(=O)Rb {여기서, Rb는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 또는 -NR’R”(여기서, R’ 및 R”는 각각 독립적으로, 수소 또는 C1 내지 C20 알킬기이다)이다.}, -NRcRd (여기서, Rc 및 Rd는 각각 독립적으로, 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기이다), 또는 이들의 조합이고,R 1 and R 2 are, each independently, a deuterium, a hydroxy group, a cyano group, a nitro group, a halogen atom, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkoxy group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, substituted or unsubstituted C2 to C30 alkynyl group, substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkenyl group, substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroalkyl group , A substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroaryl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, -COOR a (wherein R a is hydrogen, substituted or unsubstituted A substituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroalkyl group , Or a substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroaryl group.), -C(=O)R b {Where, R b is hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to A C20 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C20 heteroalkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroaryl group, or -NR'R” (where R' and R” are each independently hydrogen or a C1 to C20 alkyl group)}, -NR c R d (where R c and R d are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, or a substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group), or a combination thereof;

m 및 n은, 각각 독립적으로, 0 내지 4의 정수 중 하나이고,m and n are each independently an integer from 0 to 4;

상기 화학식 1 내지 상기 화학식 3에서,In Formula 1 to Formula 3,

*은 연결지점이다.* is a connection point.

상기와 같이, 일 구현예에 따른 조성물 내 상기 중합체는 하나 이상의 헤테로 원소를 포함하며 치환 또는 비치환된 2 이상의 육각 고리들이 축합된 헤테로고리, 또는 서로 다른 둘 이상의 헤테로 원소를 포함하며 치환 또는 비치환된 하나 이상의 오각 고리와 하나 이상의 육각 고리가 축합된 헤테로고리를 포함함으로써, 용매에 대한 용해성이 증가될 수 있다.As described above, the polymer in the composition according to one embodiment includes at least one heteroatom and includes a heterocycle in which two or more substituted or unsubstituted hexagonal rings are condensed, or includes two or more heteroatoms different from each other and is substituted or unsubstituted. Solubility in a solvent may be increased by including a heterocycle in which one or more pentagonal rings and one or more hexagonal rings are condensed.

또한, 상기 중합체는 상기 화학식 2로 표시되는 구조단위를 포함함으로써, 중합체 내 탄소 함량을 증가시켜 상기 중합체를 포함하는 하드마스크 조성물로부터 형성된 하드마스크 층이 높은 내식각성을 가질 수 있다.In addition, since the polymer includes the structural unit represented by Chemical Formula 2, the carbon content in the polymer is increased so that a hardmask layer formed from a hardmask composition including the polymer may have high etch resistance.

또한, 상기 중합체는 상기 화학식 1로 표시되는 구조단위 및 상기 화학식 2로 표시되는 구조단위 내에 모두 상기 화학식 3으로 표시되는 모이어티를 포함함으로써, 중합체의 유연성이 증가된다. 유연한 구조는 중합체의 자유 부피(free volume)를 증가시켜 이를 포함하는 조성물의 용해도를 향상시킬 뿐만 아니라, 유리전이온도(Tg)를 낮춤으로써 베이크 공정 시 리플로우(reflow)를 증가시켜 이러한 조성물로부터 형성된 하드마스크 층의 갭-필 특성 및 평탄화 특성을 향상시킬 수 있다.In addition, since the polymer includes the moiety represented by Chemical Formula 3 in both the structural unit represented by Chemical Formula 1 and the structural unit represented by Chemical Formula 2, flexibility of the polymer is increased. The flexible structure not only improves the solubility of the composition including it by increasing the free volume of the polymer, but also increases the reflow during the bake process by lowering the glass transition temperature (Tg), thereby forming a composition formed from such a composition. Gap-fill characteristics and planarization characteristics of the hard mask layer may be improved.

상기 중합체는 상기 화학식 1로 표시되는 구조단위 및 상기 화학식 2로 표시되는 구조단위를 모두 포함함으로써, 용매에 대한 적절한 용해도를 가져 이를 포함하는 조성물로부터 형성된 하드마스크 층의 갭-필 특성 및 평탄화 특성이 향상됨과 동시에, 내식각성이 우수할 수 있다.Since the polymer includes both the structural unit represented by Chemical Formula 1 and the structural unit represented by Chemical Formula 2, it has appropriate solubility in a solvent, so that the gap-fill and planarization characteristics of a hard mask layer formed from a composition containing the polymer are improved. At the same time as being improved, the corrosion resistance may be excellent.

일 실시예에서, 화학식 1의 A는 하기 그룹 1에 나열된 치환 또는 비치환된 헤테로고리 중 어느 하나일 수 있다.In one embodiment, A in Formula 1 may be any one of the substituted or unsubstituted heterocycles listed in Group 1 below.

[그룹 1][Group 1]

Figure pat00013
Figure pat00013

상기 그룹 1에서,In the group 1 above,

Z1 및 Z2는, 각각 독립적으로, NRe, O, S, Te 또는 Se이되, 서로 동일하지 않고, 상기 Re는 수소, 중수소, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 1 내지 C30 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기이다.Z 1 and Z 2 are each independently NR e , O, S, Te or Se, but not identical to each other, wherein R e is hydrogen, deuterium, a halogen atom, a substituted or unsubstituted 1 to C30 alkyl group, or A substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group.

일 실시예에서, 화학식 1의 A는 상기 그룹 1에서 선택된 헤테로고리가 히드록시기, 할로겐 원자, 아미노기, 티올기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 이들의 조합인 하나 이상의 치환기로 치환되거나, 또는 비치환된 헤테로고리일 수 있다.In one embodiment, A in Formula 1 is a hydroxyl group, a halogen atom, an amino group, a thiol group, a cyano group, a substituted or unsubstituted 1 to C30 alkyl group, or a substituted or unsubstituted 1 to C30 alkoxy group selected from Group 1. group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, or a combination of one or more substituents thereof, or may be an unsubstituted heterocyclic ring.

일 예로, 화학식 1의 A는 하기 그룹 1-1에서 선택되는 치환 또는 비치환된 헤테로고리 중 어느 하나일 수 있다.For example, A in Formula 1 may be any one of a substituted or unsubstituted heterocyclic ring selected from Group 1-1 below.

[그룹 1-1][Group 1-1]

Figure pat00014
Figure pat00014

또 다른 일 예로, 화학식 1의 A는 하기 그룹 1-2에서 선택되는 치환 또는 비치환된 헤테로고리 중 어느 하나일 수 있다.As another example, A in Formula 1 may be any one of a substituted or unsubstituted heterocyclic ring selected from Groups 1-2 below.

[그룹 1-2][Group 1-2]

Figure pat00015
Figure pat00015

상기 그룹 1-2에서, In the group 1-2,

Z1 및 Z2는, 각각 독립적으로, NRe, O, S, Te 또는 Se이되, 서로 동일하지 않고, 상기 Re는 수소, 중수소, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 1 내지 C30 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기이다.Z 1 and Z 2 are each independently NR e , O, S, Te or Se, but not identical to each other, wherein R e is hydrogen, deuterium, a halogen atom, a substituted or unsubstituted 1 to C30 alkyl group, or A substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group.

일 실시예에서, 상기 Z1 및 Z2는, 각각 독립적으로, NH, O, 및 S 중 어느 하나일 수 있고, 이 때 Z1 및 Z2는 서로 상이하다.In one embodiment, the Z 1 and Z 2 may each independently be any one of NH, O, and S, wherein Z 1 and Z 2 are different from each other.

일 실시예에서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 1-1 내지 하기 화학식 1-3 중 하나 이상으로 표시될 수 있다.In one embodiment, Chemical Formula 1 may be represented by one or more of Chemical Formulas 1-1 to 1-3 below.

[화학식 1-1][Formula 1-1]

Figure pat00016
Figure pat00016

[화학식 1-2][Formula 1-2]

Figure pat00017
Figure pat00017

[화학식 1-3][Formula 1-3]

Figure pat00018
Figure pat00018

일 실시예에서, 상기 화학식 3의 R1 및 R2는, 각각 독립적으로, 중수소, 히드록시기, 시아노기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, -COORa (여기서, Ra는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬이다.), -C(=O)Rb {여기서, Rb는 수소, C1 내지 C10 알킬기, 또는 -NR’R”(여기서, R’ 및 R”는 각각 독립적으로, 수소 또는 C1 내지 C10 알킬기이다)이다.}, -NRcRd (여기서, Rc 및 Rd는 각각 독립적으로, 수소, C1 내지 C10 알킬기, 또는 C6 내지 C20 아릴기이다), 또는 이들의 조합이다In one embodiment, R 1 and R 2 in Formula 3 are each independently deuterium, a hydroxyl group, a cyano group, a halogen atom, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkoxy group, or a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkyl group. , A substituted or unsubstituted C2 to C20 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C20 heteroalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 heteroaryl group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group, -COOR a (wherein R a is hydrogen, substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl), -C(=O)R b {wherein R b is hydrogen, C1 to C10 an alkyl group, or -NR'R” (where R' and R” are each independently hydrogen or a C1 to C10 alkyl group)}, -NR c R d (where R c and R d are each independently , hydrogen, a C1 to C10 alkyl group, or a C6 to C20 aryl group), or a combination thereof

예를 들어, 상기 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알콕시기는 메톡시기, 에톡시기, n-프로폭시기, iso-프로폭시기, n-부톡시기, iso-부톡시기, tert-부톡시기, 또는 펜톡시기 등일 수 있고, 예를 들어, 메톡시기, 또는 에톡시기일 수 있다.For example, the substituted or unsubstituted C1 to C10 alkoxy group is a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an iso-propoxy group, an n-butoxy group, an iso-butoxy group, a tert-butoxy group, or a pentoxy group. It may be a period and the like, and may be, for example, a methoxy group or an ethoxy group.

예를 들어, 상기 C1 내지 C20 알킬기는 비치환될 수도 있고, 아릴기, 또는 할로겐 원자가 치환될 수 있다. 예를 들어, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 예를 들어, 메틸기, 에틸기이다. 다른 예로, 벤질기, 페닐에틸기, 페닐프로필기, 페닐부틸기, 클로로에틸기, 클로로프로필기, 브로모메틸기, 브로모에틸기, 브로모프로필기, 아이오도에틸기, 또는 아이오도프로필기이며, 이들에 제한되지 않는다. For example, the C1 to C20 alkyl group may be unsubstituted, or may be substituted with an aryl group or a halogen atom. For example, it is a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, and a hexyl group, such as a methyl group and an ethyl group. Other examples include a benzyl group, a phenylethyl group, a phenylpropyl group, a phenylbutyl group, a chloroethyl group, a chloropropyl group, a bromomethyl group, a bromoethyl group, a bromopropyl group, an iodoethyl group, or an iodopropyl group, Not limited.

예를 들어, 상기 C1 내지 C20 헤테로알킬기는 알킬기를 형성하는 탄소 원자중 하나 이상이 산소(O-)로 대체된 것을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 에테르(-O-) 결합을 포함할 수 있다. 따라서, C1 내지 C20 헤테로알킬기는 디메틸에테르, 디에틸에테르, 메틸에틸에테르, 메틸프로필에테르, 또는 에틸프로필에테르 등으로부터 유래한 일가의 치환기를 포함할 수 있다. For example, the C1 to C20 heteroalkyl group may include one in which one or more of the carbon atoms forming the alkyl group is replaced with oxygen (O-), and for example, may include an ether (-O-) bond. there is. Thus, the C1 to C20 heteroalkyl group may include a monovalent substituent derived from dimethyl ether, diethyl ether, methyl ethyl ether, methyl propyl ether, or ethyl propyl ether.

또한, C1 내지 C20 헤테로아릴알킬기는, 에테르 결합 양쪽에 각각 알킬기와 아릴기가 연결된 치환기일 수 있고, 예를 들어, 메틸벤질에테르, 에틸벤질에테르, 또는 프로필벤질에테르로부터 유래하는 일가의 치환기를 포함할 수 있으며, 이들에 제한되지 않는다. In addition, the C1 to C20 heteroarylalkyl group may be a substituent in which an alkyl group and an aryl group are connected to both sides of an ether bond, and may include, for example, a monovalent substituent derived from methyl benzyl ether, ethyl benzyl ether, or propyl benzyl ether. may, but are not limited thereto.

상기 화학식 3의 R1 및 R2는 각각 독립적으로, -COOH, -C(=O)H, -C(=O)CH3, -NH2, -C(=O)NH2, 또는 이들의 조합일 수 있다.R 1 and R 2 in Formula 3 are each independently -COOH, -C(=O)H, -C(=O)CH 3 , -NH 2 , -C(=O)NH 2 , or any of these can be a combination.

상기 중합체는 1,000g/mol 내지 200,000g/mol의 중량평균분자량을 가질 수 있다. 예를 들어, 약 1,000g/mol 내지 150,000g/mol, 예를 들어, 약 1,000g/mol 내지 100,000g/mol, 예를 들어, 약 1,000 g/mol 내지 10,000 g/mol, 예를 들어, 약 1,200g/mol 내지 5,000g/mol의 중량평균분자량을 가질 수 있으며, 이들에 제한되지 않는다. 상기 범위의 중량평균분자량을 가짐으로써, 상기 중합체를 포함하는 하드마스크 조성물의 탄소 함량 및 용매에 대한 용해도를 조절하여 최적화할 수 있다.The polymer may have a weight average molecular weight of 1,000 g/mol to 200,000 g/mol. for example, from about 1,000 g/mol to 150,000 g/mol, such as from about 1,000 g/mol to 100,000 g/mol, such as from about 1,000 g/mol to 10,000 g/mol, such as from about It may have a weight average molecular weight of 1,200 g/mol to 5,000 g/mol, but is not limited thereto. By having the weight average molecular weight within the above range, the carbon content and solubility of the hardmask composition including the polymer in a solvent may be adjusted and optimized.

상기 중합체는 상기 하드마스크 조성물의 총 중량을 기준으로 0.1 중량% 내지 30 중량% 포함될 수 있다. 예를 들어, 약 0.2 중량% 내지 30 중량%, 예를 들어, 약 0.5 중량% 내지 30 중량%, 예를 들어, 약 1 중량% 내지 30 중량%, 예를 들어, 약 1 중량% 내지 25 중량%, 예를 들어, 약 1 중량% 내지 20 중량% 일 수 있으며, 이들에 제한되지 않는다. 상기 범위로 화합물이 포함됨으로써 하드마스크의 두께, 표면 거칠기, 및 평탄화 정도 등을 용이하게 조절할 수 있다.The polymer may be included in an amount of 0.1 wt % to 30 wt % based on the total weight of the hard mask composition. For example, from about 0.2% to 30% by weight, such as from about 0.5% to 30% by weight, such as from about 1% to 30% by weight, such as from about 1% to 25% by weight. %, for example, about 1% to 20% by weight, but is not limited thereto. By including the compound within the above range, the thickness, surface roughness, and degree of planarization of the hard mask can be easily adjusted.

일 구현예에 따른 하드마스크 조성물은 용매를 포함할 수 있으며, 일 실시예에서, 용매는 프로필렌글리콜, 프로필렌글리콜 디아세테이트, 메톡시 프로판디올, 디에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜 부틸에테르, 트리(에틸렌글리콜)모노메틸에테르, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트, 사이클로헥사논, 에틸락테이트, 감마-부티로락톤, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, 메틸피롤리돈, 메틸피롤리디논, 아세틸아세톤 또는 에틸 3-에톡시프로피오네이트 등에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이들에 제한되지 않는다. 상기 용매는 상기 화합물에 대한 충분한 용해성 및/또는 분산성을 가지는 것이면 특별히 한정되지 않는다.The hard mask composition according to one embodiment may include a solvent, and in one embodiment, the solvent is propylene glycol, propylene glycol diacetate, methoxy propanediol, diethylene glycol, diethylene glycol butyl ether, tri(ethylene glycol ) Monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, cyclohexanone, ethyl lactate, gamma-butyrolactone, N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, methyl phy It may include at least one selected from rolidone, methylpyrrolidinone, acetylacetone, ethyl 3-ethoxypropionate, and the like, but is not limited thereto. The solvent is not particularly limited as long as it has sufficient solubility and/or dispersibility for the compound.

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

상기 계면활성제는 예컨대 플루오로알킬계 화합물, 알킬벤젠설폰산염, 알킬피리디늄염, 폴리에틸렌글리콜, 제4암모늄염 등을 사용할 수 있으나, 이들에 제한되지 않는다.The surfactant may be, for example, a fluoroalkyl-based compound, an alkylbenzenesulfonic acid salt, an alkylpyridinium salt, polyethylene glycol, a quaternary ammonium salt, and the like, but is not limited thereto.

상기 가교제는 예컨대 멜라민계, 치환요소계, 또는 이들 폴리머계 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 적어도 2개의 가교 형성 치환기를 갖는 가교제로, 예를 들면, 메톡시메틸화 글리코루릴, 부톡시메틸화 글리코루릴, 메톡시메틸화 멜라민, 부톡시메틸화 멜라민, 메톡시메틸화 벤조구아나민, 부톡시메틸화 벤조구아나민, 메톡시메틸화요소, 부톡시메틸화요소, 메톡시메틸화 티오요소, 또는 부톡시메틸화 티오요소 등의 화합물을 사용할 수 있다.The crosslinking agent may include, for example, melamine-based, substituted urea-based, or polymer-based such. 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.

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

상기 열산발생제는 예컨대 p-톨루엔술폰산, 트리플루오로메탄술폰산, 피리디늄p-톨루엔술폰산, 살리실산, 술포살리실산, 구연산, 안식향산, 하이드록시안식향산, 나프탈렌카르본산 등의 산성 화합물 또는/및 2,4,4,6-테트라브로모시클로헥사디에논, 벤조인토실레이트, 2-니트로벤질토실레이트, 그 밖에 유기술폰산알킬에스테르 등을 사용할 수 있으나, 이들에 제한되지 않는다.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 2,4 ,4,6-tetrabromocyclohexadienone, benzoin tosylate, 2-nitrobenzyl tosylate, and other organic sulfonic acid alkyl esters may be used, but are not limited thereto.

다른 구현예에 따르면, 상술한 하드마스크 조성물의 경화물을 포함하는 하드마스크 층을 제공한다. According to another embodiment, a hard mask layer including a cured product of the hard mask composition described above is provided.

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

일 구현예에 따른 패턴 형성 방법은 기판 위에 재료 층을 제공하는 단계, 상기 재료 층 위에 상술한 중합체 및 용매를 포함하는 하드마스크 조성물을 적용하는 단계, 상기 하드마스크 조성물을 열처리하여 하드마스크 층을 형성하는 단계, 상기 하드마스크 층 위에 포토레지스트 층을 형성하는 단계, 상기 포토레지스트 층을 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 하드마스크 층을 선택적으로 제거하고 상기 재료 층의 일부를 노출하는 단계, 그리고 상기 재료 층의 노출된 부분을 식각하는 단계를 포함한다. 상기 기판은 예컨대 실리콘 웨이퍼, 유리 기판 또는 고분자 기판일 수 있다.A method of forming a pattern according to an embodiment includes providing a material layer on a substrate, applying a hardmask composition including the above-described polymer and a solvent on the material layer, and heat-treating the hardmask composition to form a hardmask layer. Forming a photoresist layer on the hard mask layer, exposing and developing the photoresist layer to form a photoresist pattern, using the photoresist pattern Selectively removing the hard mask layer to expose a portion of the material layer, and etching the exposed portion of the material layer. The substrate may be, for example, a silicon wafer, a glass substrate or a polymer substrate.

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

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

상기 하드마스크 조성물을 열처리하는 단계는 예를 들어, 약 100℃ 내지 1,000℃에서 약 10초 내지 1시간 동안 수행할 수 있다. 일 예로, 상기 하드마스크 조성물을 열처리하는 단계는 복수의 열처리 단계를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 1차 열처리 단계, 및 2차 열처리 단계를 포함할 수 있다.The heat treatment of the hardmask composition may be performed at, for example, about 100° C. to 1,000° C. for about 10 seconds to 1 hour. For example, the heat treatment of the hardmask composition may include a plurality of heat treatment steps, and may include, for example, a first heat treatment step and a second heat treatment step.

일 실시예에서, 상기 하드마스크 조성물을 열처리하는 단계는 예를 들어, 약 100℃ 내지 1000℃에서 약 10초 내지 1시간 동안 수행되는 하나의 열처리 단계를 포함할 수 있으며, 일 예로, 상기 열처리 단계는 공기, 질소 또는 산소 농도 1wt% 이하 분위기 하에서 수행될 수 있다.In one embodiment, the heat treatment of the hardmask composition may include, for example, one heat treatment step performed at about 100° C. to about 1000° C. for about 10 seconds to 1 hour. For example, the heat treatment step Can be carried out in an atmosphere of air, nitrogen or oxygen concentration of 1wt% or less.

일 실시예에서, 상기 하드마스크 조성물을 열처리하는 단계는 예를 들어, 약 100℃ 내지 1,000℃, 예를 들어, 약 100℃ 내지 800℃, 예를 들어, 약 100℃ 내지 500℃, 예를 들어, 약 100℃ 내지 400℃에서 약 10초 내지 1시간 동안 수행되는 1차 열처리 단계를 포함하고, 예를 들어, 약 100℃ 내지 1,000℃, 예를 들어, 약 300℃ 내지 1,000℃, 예를 들어, 약 500℃ 내지 1,000℃, 예를 들어, 약 500℃ 내지 800℃에서 약 10초 내지 1시간 동안 수행되는 2차 열처리 단계를 연속적으로 포함할 수 있다. 일 예로, 상기 1차 및 2차 열처리 단계는 공기, 질소 또는 산소 농도 1wt% 이하 분위기 하에서 수행될 수 있다.In one embodiment, the step of thermally treating the hardmask composition is, for example, about 100 °C to 1,000 °C, such as about 100 °C to 800 °C, such as about 100 °C to 500 °C, such as , including a first heat treatment step performed at about 100 ° C to 400 ° C for about 10 seconds to 1 hour, for example, about 100 ° C to 1,000 ° C, for example, about 300 ° C to 1,000 ° C, for example , a second heat treatment step performed at about 500 ° C to 1,000 ° C, for example, about 500 ° C to 800 ° C for about 10 seconds to 1 hour may be continuously included. For example, the first and second heat treatment steps may be performed in an atmosphere of air, nitrogen, or oxygen concentration of 1 wt% or less.

상기 하드마스크 조성물을 열처리하는 단계 중 적어도 하나의 단계를 200℃ 이상의 고온에서 수행함으로써, 식각 공정을 포함한 후속 공정에서 노출되는 식각 가스 및 화학액에 견딜 수 있는 높은 내식각성을 나타낼 수 있다.By performing at least one step of heat treatment of the hardmask composition at a high temperature of 200° C. or higher, high etching resistance capable of withstanding etching gas and chemical liquid exposed in a subsequent process including an etching process may be exhibited.

일 실시예에서, 상기 하드마스크 층을 형성하는 단계는 UV/Vis 경화 단계 및/또는 near IR 경화 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment, the forming of the hard mask layer may include a UV/Vis curing step and/or a near IR curing step.

일 실시예에서, 상기 하드마스크 층을 형성하는 단계는 상기 1차 열처리 단계, 2차 열처리 단계, UV/Vis 경화 단계, 및 near IR 경화 단계 중 적어도 하나의 단계를 포함하거나, 두 개 이상의 단계를 연속적으로 포함할 수 있다.In one embodiment, the forming of the hard mask layer includes at least one of the first heat treatment step, the second heat treatment step, a UV/Vis curing step, and a near IR curing step, or two or more steps. may be included consecutively.

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

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

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

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

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

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

실시예Example

합성예 1 내지 3: 중합체 합성Synthesis Examples 1 to 3: Polymer Synthesis

합성예 1Synthesis Example 1

플라스크에 9-메틸아크리딘(9-methylacridine) 19.3 g(0.1mol), 1-히드록시피렌(1-hydroxypyrene) 21.8g(0.1mol), 1,1’-옥시비스[4-(메톡시메틸)벤젠](1, 1'-oxybis[4-(methoxymethyl)benzene]) 51.6g(0.2mol), p-TSA 1.3g(6mmol) 및 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) 78.2g을 투입한 후, 1시간 간격으로 상기 중합 반응물로부터 시료를 채취하여, 그 시료의 중량평균분자량을 측정하여, 중량평균분자량이 1,800g/mol 내지 2,500g/mol일 때 반응을 완료하였다. 반응이 완결되면 헥산 200g에 넣어 침전시킨 후 메탄올과 물을 첨가하여 형성된 침전을 여과하고 남아있는 단량체를 메탄올을 이용하여 제거하여, 하기 화학식 1-1로 표시되는 구조단위 및 하기 화학식 2-1로 표시되는 구조단위를 포함하는 중합체를 얻었다.9-methylacridine (9-methylacridine) 19.3 g (0.1mol), 1-hydroxypyrene (1-hydroxypyrene) 21.8g (0.1mol), 1,1'-oxybis [4- (methoxy methyl) benzene] (1, 1'-oxybis [4- (methoxymethyl) benzene]) 51.6 g (0.2 mol), p-TSA 1.3 g (6 mmol) and propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) 78.2 g were added After that, samples were taken from the polymerization reaction product at intervals of 1 hour, and the weight average molecular weight of the sample was measured, and the reaction was completed when the weight average molecular weight was 1,800 g/mol to 2,500 g/mol. When the reaction is completed, precipitate in 200 g of hexane, filter the precipitate formed by adding methanol and water, and remove the remaining monomer using methanol to obtain a structural unit represented by Formula 1-1 and Formula 2-1 below A polymer containing the structural units shown was obtained.

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

Figure pat00019
Figure pat00019

합성예 2Synthesis Example 2

9-메틸아크리딘(9-methylacridine) 대신 퀴놀린(Quinoline) 12.9 g(0.1mol)을 사용한 것을 제외하고 상기 합성예 1과 동일한 방법으로 하기 화학식 1-2로 표시되는 구조단위 및 하기 화학식 2-1로 표시되는 구조단위를 포함하는 중합체를 얻었다.Structural units represented by Chemical Formula 1-2 and Chemical Formula 2- A polymer containing the structural unit represented by 1 was obtained.

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

Figure pat00020
Figure pat00020

합성예 3Synthesis Example 3

9-메틸아크리딘(9-methylacridine) 대신 벤즈옥사졸(Benzoxazole) 11.9 g(0.1mol)을 사용한 것을 제외하고 상기 합성예 1과 동일한 방법으로 하기 화학식 1-3으로 표시되는 구조단위 및 하기 화학식 2-1로 표시되는 구조단위를 포함하는 중합체를 얻었다.Structural units represented by Chemical Formulas 1-3 and the following Chemical Formulas in the same manner as in Synthesis Example 1, except that 11.9 g (0.1 mol) of benzoxazole was used instead of 9-methylacridine. A polymer containing the structural unit represented by 2-1 was obtained.

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

Figure pat00021
Figure pat00021

비교합성예 1Comparative Synthesis Example 1

플라스크에 9-메틸아크리딘(9-methylacridine) 19.3 g(0.1mol), 1,4-비스메톡시메틸벤젠(1,4-bis(methoxymethyl)benzene) 13.8g(0.1mol), 파라톨루엔설폰산(p-Toluenesulfonic acid, p-TSA) 1.3g(6mmol), 및 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) 78.2g을 투입한 후, 100℃에서 2 내지 15시간 동안 교반하여 중합 반응을 수행하였다. 1시간 간격으로 상기 중합 반응물로부터 시료를 취하여, 중량평균분자량이 2,000g/mol 내지 3,500g/mol일 때 반응을 완료하였다. 중합 반응이 완료된 후, 반응물을 상온으로 서서히 냉각시킨 후 상기 반응물을 증류수 40g 및 메탄올 400g에 투입하여 강하게 교반한 후, 정치시켜 침전을 형성시켰다. 형성된 침전물을 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) 80g에 녹인 후, 메탄올 320g, 물 320g를 이용하여 강하게 교반하고 침전을 형성시켰다. 이때 얻어지는 침전물을 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) 80g에 녹였다. 침전물을 2회 형성시키는 상기 정제 공정을 총 3회 실시하였다. 정제가 끝난 중합체를 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) 80g에 녹인 후, 감압 하에서 용액에 남아 있는 메탄올 및 증류수를 제거하여 하기 화학식 P로 표현되는 구조 단위를 포함하는 중합체를 얻었다(Mw: 2,000g/mol).In a flask, 19.3 g (0.1 mol) of 9-methylacridine, 13.8 g (0.1 mol) of 1,4-bis (methoxymethyl) benzene, paratoluene After adding 1.3 g (6 mmol) of phonic acid (p-Toluenesulfonic acid, p-TSA) and 78.2 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), the mixture was stirred at 100° C. for 2 to 15 hours to perform a polymerization reaction. Samples were taken from the polymerization reactant at intervals of 1 hour, and the reaction was completed when the weight average molecular weight was 2,000 g/mol to 3,500 g/mol. After the polymerization reaction was completed, the reactant was slowly cooled to room temperature, and then the reactant was added to 40 g of distilled water and 400 g of methanol, vigorously stirred, and allowed to stand to form a precipitate. After dissolving the formed precipitate in 80 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), 320 g of methanol and 320 g of water were strongly stirred to form a precipitate. The precipitate obtained at this time was dissolved in 80 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA). The purification process of forming the precipitate twice was performed a total of three times. After dissolving the purified polymer in 80 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), methanol and distilled water remaining in the solution were removed under reduced pressure to obtain a polymer containing a structural unit represented by the following formula P (Mw: 2,000 g /mol).

[화학식 P][Formula P]

Figure pat00022
Figure pat00022

비교합성예 2Comparative Synthesis Example 2

플라스크에 퀴놀린(Quinoline) 12.9 g(0.1 mol), 2,6-다이메톡시메틸나프탈렌(2,6-(Dimethoxymethyl)naphthalene) 18.82g(0.1mol), 파라톨루엔설폰산(p-Toluenesulfonic acid, p-TSA) 1.3g(6mmol) 및 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) 78.2g을 투입한 후, 100℃에서 2 내지 15시간 동안 교반하여 중합 반응을 수행하였다. 1시간 간격으로 상기 중합 반응물로부터 시료를 취하여, 중량평균분자량이 2,000g/mol 내지 3,500g/mol일 때 반응을 완료하였다. 중합 반응이 완료된 후, 반응물을 상온으로 서서히 냉각시킨 후 상기 반응물을 증류수 40g 및 메탄올 400g에 투입하여 강하게 교반한 후, 정치시켜 침전을 형성시켰다. 형성된 침전물을 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) 80g에 녹인 후, 메탄올 320g, 물 320g를 이용하여 강하게 교반하고 침전을 형성시켰다. 이때 얻어지는 침전물을 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) 80g에 녹였다. 침전물을 2회 형성시키는 상기 정제 공정을 총 3회 실시하였다. 정제가 끝난 중합체를 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트(PGMEA) 80g에 녹인 후, 감압 하에서 용액에 남아 있는 메탄올 및 증류수를 제거하여 하기 화학식 Q로 표현되는 구조단위를 포함하는 중합체를 얻었다(Mw: 2,000g/mol).In the flask, 12.9 g (0.1 mol) of Quinoline, 18.82g (0.1mol) of 2,6-dimethoxymethylnaphthalene, p-Toluenesulfonic acid (p-Toluenesulfonic acid, p After adding 1.3 g (6 mmol) of -TSA) and 78.2 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), the mixture was stirred at 100° C. for 2 to 15 hours to perform a polymerization reaction. Samples were taken from the polymerization reactants at intervals of 1 hour, and the reaction was completed when the weight average molecular weight was 2,000 g/mol to 3,500 g/mol. After the polymerization reaction was completed, the reactant was slowly cooled to room temperature, and then the reactant was added to 40 g of distilled water and 400 g of methanol, vigorously stirred, and allowed to stand to form a precipitate. After dissolving the formed precipitate in 80 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), 320 g of methanol and 320 g of water were strongly stirred to form a precipitate. The precipitate obtained at this time was dissolved in 80 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA). The purification process of forming the precipitate twice was performed a total of three times. After dissolving the purified polymer in 80 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), methanol and distilled water remaining in the solution were removed under reduced pressure to obtain a polymer containing a structural unit represented by the following formula Q (Mw: 2,000 g /mol).

[화학식 Q][Formula Q]

Figure pat00023
Figure pat00023

비교합성예 3Comparative Synthesis Example 3

퀴놀린(Quinoline) 대신 1-히드록시피렌(1-hydroxypyrene) 21.8g(0.1mol), 2,6-다이메톡시메틸나프탈렌(2,6-Dimethoxymethylnaphthalene) 대신 1,1’-옥시비스[4-(메톡시메틸)벤젠](1,1'-oxybis[4-(methoxymethyl)benzene]) 51.6g(0.2mol)을 사용한 것을 제외하고 상기 비교합성예 2과 동일한 방법으로 하기 화학식 R로 표시되는 구조단위를 포함하는 중합체를 얻었다.21.8 g (0.1 mol) of 1-hydroxypyrene instead of Quinoline, 1,1'-oxybis[4-( instead of 2,6-Dimethoxymethylnaphthalene) Methoxymethyl) benzene] (1,1'-oxybis [4- (methoxymethyl) benzene]) Except for using 51.6 g (0.2 mol), in the same manner as in Comparative Synthesis Example 2, the structural unit represented by the following formula R A polymer containing

[화학식 R][Formula R]

Figure pat00024
Figure pat00024

비교합성예 4Comparative Synthesis Example 4

1,1’-옥시비스[4-(메톡시메틸)벤젠](1,1'-oxybis[4-(methoxymethyl)benze ne]) 대신 1,4-비스메톡시메틸벤젠(1,4-bis(methoxymethyl)benzene) 을 사용한 것을 제외하고 상기 합성예 1과 동일한 방법으로 하기 화학식 S로 표시되는 구조단위를 포함하는 중합체를 얻었다.1,4-bismethoxymethylbenzene (1,4-bis (methoxymethyl)benzene) was obtained in the same manner as in Synthesis Example 1 except that a polymer containing a structural unit represented by the following formula S was obtained.

[화학식 S][Formula S]

Figure pat00025
Figure pat00025

비교합성예 5Comparative Synthesis Example 5

1-히드록시피렌(1-hydroxypyrene) 21.8g(0.1mol), 대신 1-나프톨(1-Naphthol) 14.4g(0.1mol)을 사용한 것을 제외하고 상기 합성예 3과 동일한 방법으로 하기 화학식 T로 표시되는 구조단위를 포함하는 중합체를 얻었다.1-hydroxypyrene (1-hydroxypyrene) 21.8g (0.1mol), 1-naphthol (1-Naphthol) 14.4g (0.1mol) represented by the following formula T in the same manner as in Synthesis Example 3 except for using A polymer containing structural units to be obtained was obtained.

[화학식 T][Formula T]

Figure pat00026
Figure pat00026

실시예 및 비교예: 하드마스크 조성물의 제조Examples and Comparative Examples: Preparation of Hard Mask Compositions

실시예 1Example 1

합성예 1에서 얻은 중합체 3g을 프로필렌글리콜모노메틸에테르 아세테이트(propylene glycol monomethyl ether acetate, PGMEA) 10g에 녹인 후, 이를 0.1㎛의 테플론 필터로 여과하여 하드마스크 조성물을 제조하였다.After dissolving 3 g of the polymer obtained in Synthesis Example 1 in 10 g of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), it was filtered through a 0.1 μm Teflon filter to prepare a hard mask composition.

실시예 2Example 2

합성예 1에서 얻은 중합체 대신 합성예 2에서 얻은 중합체를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 하드마스크 조성물을 제조하였다.A hardmask composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that the polymer obtained in Synthesis Example 2 was used instead of the polymer obtained in Synthesis Example 1.

실시예 3Example 3

합성예 1에서 얻은 중합체 대신 합성예 3에서 얻은 중합체를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 하드마스크 조성물을 제조하였다.A hardmask composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that the polymer obtained in Synthesis Example 3 was used instead of the polymer obtained in Synthesis Example 1.

비교실시예 1Comparative Example 1

합성예 1에서 얻은 중합체 대신 비교합성예 1에서 얻은 중합체를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 하드마스크 조성물을 제조하였다.A hardmask composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that the polymer obtained in Comparative Synthesis Example 1 was used instead of the polymer obtained in Synthesis Example 1.

비교실시예 2Comparative Example 2

합성예 1에서 얻은 중합체 대신 비교합성예 2에서 얻은 중합체를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 하드마스크 조성물을 제조하였다.A hardmask composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that the polymer obtained in Comparative Synthesis Example 2 was used instead of the polymer obtained in Synthesis Example 1.

비교실시예 3Comparative Example 3

합성예 1에서 얻은 중합체 대신 비교합성예 3에서 얻은 중합체를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 하드마스크 조성물을 제조하였다.A hardmask composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that the polymer obtained in Comparative Synthesis Example 3 was used instead of the polymer obtained in Synthesis Example 1.

비교실시예 4Comparative Example 4

합성예 1에서 얻은 중합체 대신 비교합성예 4에서 얻은 중합체를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 하드마스크 조성물을 제조하였다.A hardmask composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that the polymer obtained in Comparative Synthesis Example 4 was used instead of the polymer obtained in Synthesis Example 1.

비교실시예 5Comparative Example 5

합성예 1에서 얻은 중합체 대신 비교합성예 5에서 얻은 중합체를 사용한 것을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 하드마스크 조성물을 제조하였다.A hardmask composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that the polymer obtained in Comparative Synthesis Example 5 was used instead of the polymer obtained in Synthesis Example 1.

평가 1: 갭-필 특성 및 평탄화 특성Evaluation 1: Gap-fill characteristics and flattening characteristics

도 1은 평탄화 특성의 평가 방법을 설명하기 위해 하드마스크 층의 단차를 예시적으로 보여주는 참고도이다. 실시예 1 내지 3과 비교예 1 내지 5에 따른 하드마스크 조성물을 용질 대비 용매의 질량비를 3대 97으로 조정하여 실리콘 웨이퍼에 스핀-코팅한 다음, 베이크 공정을 거쳐 절단면을 V-SEM을 이용하여 관찰하였다. 이상의 조건에서 베어 웨이퍼 상에서의 마스크 두께가 1,100Å정도가 되었다. 갭-필 및 평탄화 특성은 전자 주사 현미경(SEM)을 사용하여 패턴 단면을 관찰하여 보이드(void) 발생 유무로 판별하였고, 평탄화 특성은 도 1에서 (h1-h2)의 값으로 나타내어지는 단차를 측정하였다. 1 is a reference diagram illustratively illustrating a level difference of a hard mask layer in order to explain a method for evaluating planarization characteristics. The hardmask composition according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 5 was spin-coated on a silicon wafer by adjusting the mass ratio of solute to solvent to 3:97, and then subjected to a bake process and cut surfaces using V-SEM. Observed. Under the above conditions, the thickness of the mask on the bare wafer was about 1,100 angstroms. The gap-fill and flattening characteristics were determined by the presence or absence of voids by observing the cross-section of the pattern using a scanning electron microscope (SEM), and the flattening characteristics were determined by the values of (h 1 -h 2 ) in FIG. was measured.

도 1을 참고하면, h1은 기판에서 패턴이 형성되지 않은 임의의 3개 지점에서 측정한 박막의 두께를 평균한 값을 의미하고, h2는 기판에서 패턴이 형성된 임의의 3개 지점에서 측정한 박막의 두께를 평균한 값을 의미한다. 갭-필 특성 및 평탄화 특성은 h1 및 h2의 차이(단차)가 크지 않을수록 우수한 것이다.Referring to Figure 1, h 1 means the average value of the thickness of the thin film measured at any three points where the pattern is not formed on the substrate, h 2 is measured at any three points where the pattern is formed on the substrate It means the average value of the thickness of one thin film. Gap-fill characteristics and planarization characteristics are better when the difference (step difference) between h 1 and h 2 is not large.

Void 유무 Presence of Void 단차 (Å) Step (Å) 비교예 1 Comparative Example 1 없음 doesn't exist 170170 비교예 2 Comparative Example 2 없음 doesn't exist 175175 비교예 3Comparative Example 3 없음doesn't exist 130130 비교예 4Comparative Example 4 없음doesn't exist 149149 비교예 5Comparative Example 5 없음doesn't exist 161161 실시예 1 Example 1 없음 doesn't exist 105 105 실시예 2 Example 2 없음 doesn't exist 103 103 실시예 3 Example 3 없음 doesn't exist 118 118

표 1에서 갭-필 특성을 보여주는 보이드 유무, 그리고 평탄화 특성을 보여주는 단차 결과를 비교해보면, 실시예 1 내지 3에 따른 하드마스크 조성물로부터 형성된 유기막은 비교예 1 내지 5에 따른 하드마스크 조성물로부터 형성된 유기막보다 우수한 갭-필 특성 및 평탄화 특성을 가짐을 알 수 있다.In Table 1, comparing the presence or absence of voids showing gap-fill characteristics and the step difference results showing planarization characteristics, the organic films formed from the hardmask compositions according to Examples 1 to 3 were organic films formed from the hardmask compositions according to Comparative Examples 1 to 5 It can be seen that it has gap-fill characteristics and planarization characteristics superior to those of the film.

평가 2: 내식각성 평가Evaluation 2: Erosion resistance evaluation

실시예 1 내지 3과 비교예 1 내지 5에 따른 하드마스크 조성물을 용질 대비 용매의 질량비를 15 대 85로 조정하여 실리콘 웨이퍼에 스핀-코팅한 다음, 핫플레이트 위에서 400℃로 2분간 열처리하여 4,000Å 두께로 박막을 형성하고, 형성된 박막의 두께를 측정하였다. 이어서 상기 박막에 CHF3/CF4 혼합 가스 및 N2/O2 혼합 가스를 사용하여 각각 100초 및 60초 동안 건식 식각한 후 박막의 두께를 다시 측정하였다. 건식 식각 전후의 박막의 두께와 식각 시간으로부터 하기 계산식 1에 의해 식각율(bulk etch rate, BER)을 계산하였다. The hard mask composition according to Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 5 was spin-coated on a silicon wafer by adjusting the mass ratio of solute to solvent to 15:85, and then heat-treated on a hot plate at 400 ° C. for 2 minutes to form 4,000 Å. A thin film was formed to a thickness, and the thickness of the formed thin film was measured. Subsequently, the thin film was dry etched using a CHF 3 /CF 4 mixed gas and a N 2 /O 2 mixed gas for 100 seconds and 60 seconds, respectively, and the thickness of the thin film was measured again. The bulk etch rate (BER) was calculated from the thickness of the thin film before and after dry etching and the etching time by Equation 1 below.

[계산식 1][Calculation 1]

식각율(Å/sec)=(초기 박막 두께 - 식각 후 박막 두께)/식각 시간(초)Etch rate (Å/sec) = (Initial thin film thickness - Thin film thickness after etching) / Etching time (sec)

CHF3/CF4 bulk etch rate (Å/sec) CHF 3 /CF 4 bulk etch rate (Å/sec) N2/O2 bulk etch rate (Å/sec) N 2 /O 2 bulk etch rate (Å/sec) 비교예 1 Comparative Example 1 28.3 28.3 27.5 27.5 비교예 2 Comparative Example 2 31.5 31.5 26.0 26.0 비교예 3Comparative Example 3 27.427.4 26.426.4 비교예 4Comparative Example 4 28.528.5 27.027.0 비교예 5Comparative Example 5 32.632.6 30.530.5 실시예 1 Example 1 24.3 24.3 22.4 22.4 실시예 2 Example 2 25.6 25.6 23.1 23.1 실시예 3 Example 3 24.9 24.9 21.6 21.6

표 2를 참조하면, 실시예 1 내지 3에 따른 하드마스크 조성물로부터 형성된 유기막은 비교예 1 내지 5에 따른 하드마스크 조성물로부터 형성된 유기막과 비교하여 식각 가스에 대한 내식각성이 우수함을 확인할 수 있다. Referring to Table 2, it can be confirmed that the organic films formed from the hardmask compositions according to Examples 1 to 3 have excellent etching resistance to etching gas compared to the organic films formed from the hardmask compositions according to Comparative Examples 1 to 5.

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

Claims (14)

하기 화학식 1로 표시되는 구조단위 및 하기 화학식 2로 표시되는 구조단위를 포함하는 중합체, 및 용매를 포함하는 하드마스크 조성물:
[화학식 1]
Figure pat00027

[화학식 2]
Figure pat00028

상기 화학식 1에서,
A는 1 이상의 헤테로 원소를 포함하며 치환 또는 비치환된 2 이상의 육각 고리들이 축합된 헤테로고리, 서로 다른 2 이상의 헤테로 원소를 포함하며 치환 또는 비치환된 하나 이상의 오각 고리와 하나 이상의 육각 고리가 축합된 헤테로고리, 또는 이들의 조합이고,
B는 하기 화학식 3으로 표시되고,
[화학식 3]
Figure pat00029

상기 화학식 2와 상기 화학식 3에서,
R1 및 R2는, 각각 독립적으로, 중수소, 히드록시기, 시아노기, 니트로기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, -COORa (여기서, Ra는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2내지 C20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기이다.), -C(=O)Rb {여기서, Rb는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 또는 -NR’R”(여기서, R’ 및 R”는 각각 독립적으로, 수소 또는 C1 내지 C20 알킬기이다)이다.}, -NRcRd (여기서, Rc 및 Rd는 각각 독립적으로, 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기이다), 또는 이들의 조합이고,
m 및 n은, 각각 독립적으로, 0 내지 4의 정수 중 하나이고,
상기 화학식 1 내지 화학식 3에서,
*은 연결지점이다.
A hard mask composition comprising a polymer including a structural unit represented by Formula 1 below and a structural unit represented by Formula 2 below, and a solvent:
[Formula 1]
Figure pat00027

[Formula 2]
Figure pat00028

In Formula 1,
A is a heterocycle in which two or more substituted or unsubstituted hexagonal rings are condensed and contain one or more hetero atoms, and one or more hexagonal rings are condensed with one or more substituted or unsubstituted pentagonal rings and contain two or more different heteroatoms. a heterocyclic ring, or a combination thereof;
B is represented by the following formula (3),
[Formula 3]
Figure pat00029

In Formula 2 and Formula 3,
R 1 and R 2 are each independently deuterium, a hydroxyl group, a cyano group, a nitro group, Halogen atom, substituted or unsubstituted C1 to C30 alkoxy 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 substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkenyl group, substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroalkyl group, substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocycloalkyl group, substituted or unsubstituted C2 to C30 A heteroaryl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, -COOR a (where R a is hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkenyl group, a substituted or unsubstituted A substituted C2 to C30 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroalkyl group, or a substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroaryl group.), -C (= O) R b {Wherein, R b is hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C20 heteroalkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroaryl group, or -NR'R” (where R' and R” are each independently hydrogen or C1 to C20 alkyl group).}, -NR c R d (where R c and R d are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, or a substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group) is), or a combination thereof,
m and n are each independently an integer from 0 to 4;
In Formulas 1 to 3,
* is a connection point.
제1항에서, 상기 화학식 1의 A는 하기 그룹 1에 나열된 치환 또는 비치환된 헤테로고리 중 어느 하나인 하드마스크 조성물:
[그룹 1]
Figure pat00030

상기 그룹 1에서,
Z1 및 Z2는, 각각 독립적으로, NRe, O, S, Te 또는 Se이되, 서로 동일하지 않고,
상기 Re는 수소, 중수소, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 1 내지 C30 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기이다.
The hardmask composition of claim 1, wherein A in Formula 1 is any one of the substituted or unsubstituted heterocycles listed in Group 1 below:
[Group 1]
Figure pat00030

In the group 1 above,
Z 1 and Z 2 are, each independently, NR e , O, S, Te or Se, but not the same as each other;
R e is hydrogen, deuterium, a halogen atom, a substituted or unsubstituted 1 to C30 alkyl group, or a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group.
제2항에 있어서, 상기 화학식 1의 A는 상기 그룹 1에서 선택된 헤테로고리가 히드록시기, 할로겐 원자, 아미노기, 티올기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 또는 이들의 조합인 하나 이상의 치환기로 치환되거나, 또는 비치환된 헤테로고리인 하드마스크 조성물.
The method of claim 2, wherein A in Formula 1 is a heterocyclic group selected from Group 1 is a hydroxyl group, a halogen atom, an amino group, a thiol group, a cyano group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, or a substituted or unsubstituted C1 to C30 group. A hardmask composition that is unsubstituted or substituted with at least one substituent that is a C30 alkoxy group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, or a combination thereof.
제1항에 있어서, 상기 화학식 1의 A는 하기 그룹 1-1에서 선택되는 치환 또는 비치환된 헤테로고리 중 어느 하나인 하드마스크 조성물:
[그룹 1-1]
Figure pat00031

The hardmask composition of claim 1, wherein A in Formula 1 is any one of a substituted or unsubstituted heterocyclic ring selected from Group 1-1:
[Group 1-1]
Figure pat00031

제1항에 있어서, 상기 화학식 1의 A는 하기 그룹 1-2에서 선택되는 치환 또는 비치환된 헤테로고리 중 어느 하나인 하드마스크 조성물:
[그룹 1-2]
Figure pat00032

상기 그룹 1-2에서,
Z1 및 Z2는, 각각 독립적으로, NRe, O, S, Te 또는 Se이되, 서로 동일하지 않고,
상기 Re는 수소, 중수소, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 1 내지 C30 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기이다.
The hardmask composition of claim 1, wherein A in Formula 1 is any one of substituted or unsubstituted heterocyclic rings selected from Groups 1-2 below:
[Group 1-2]
Figure pat00032

In the group 1-2,
Z 1 and Z 2 are, each independently, NR e , O, S, Te or Se, but not the same as each other;
R e is hydrogen, deuterium, a halogen atom, a substituted or unsubstituted 1 to C30 alkyl group, or a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group.
제1항에 있어서, 상기 화학식 3의 R1 및 R2는, 각각 독립적으로, 중수소, 히드록시기, 시아노기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, -COORa (여기서, Ra는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬이다.), -C(=O)Rb {여기서, Rb는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 또는 -NR’R”(여기서, R’ 및 R”는 각각 독립적으로, 수소 또는 C1 내지 C10 알킬기이다)이다.}, -NRcRd (여기서, Rc 및 Rd는 각각 독립적으로, 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기이다), 또는 이들의 조합인 하드마스크 조성물.
The method of claim 1, wherein R 1 and R 2 in Formula 3 are each independently a deuterium, a hydroxyl group, a cyano group, a halogen atom, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkoxy group, or a substituted or unsubstituted C1 to C20 Alkyl group, substituted or unsubstituted C2 to C20 alkenyl group, substituted or unsubstituted C2 to C20 alkynyl group, substituted or unsubstituted C1 to C20 heteroalkyl group, substituted or unsubstituted C2 to C20 heteroaryl group, substituted or unsubstituted C2 to C20 heteroaryl group cyclic C6 to C20 aryl group, -COOR a (wherein R a is hydrogen, substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl), -C(=O)R b {wherein R b is hydrogen, substituted or An unsubstituted C1 to C10 alkyl group, or -NR'R” (where R' and R” are each independently hydrogen or a C1 to C10 alkyl group)}, -NR c R d (where R c and Each R d is independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, or a substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group), or a combination thereof.
제1항에 있어서, 상기 화학식 3의 m 및 n은 각각 0인 하드마스크 조성물.
The hardmask composition of claim 1 , wherein m and n in Chemical Formula 3 are each 0.
제1항에 있어서, 상기 화학식 1은 하기 화학식 1-1 내지 하기 화학식 1-3 중 하나 이상으로 표시되는 하드마스크 조성물:
[화학식 1-1]
Figure pat00033

[화학식 1-2]
Figure pat00034

[화학식 1-3]
Figure pat00035

The hardmask composition of claim 1, wherein Chemical Formula 1 is represented by one or more of the following Chemical Formulas 1-1 to 1-3:
[Formula 1-1]
Figure pat00033

[Formula 1-2]
Figure pat00034

[Formula 1-3]
Figure pat00035

제1항에서, 상기 중합체의 중량평균분자량은 1,000g/mol 내지 200,000g/mol인 하드마스크 조성물.
The hard mask composition of claim 1, wherein the polymer has a weight average molecular weight of 1,000 g/mol to 200,000 g/mol.
제1항에서, 상기 중합체는 상기 하드마스크 조성물의 총 중량을 기준으로 0.1 중량% 내지 30 중량% 포함되는 하드마스크 조성물.
The hardmask composition of claim 1 , wherein the polymer is included in an amount of 0.1% to 30% by weight based on the total weight of the hardmask composition.
제1항에서, 상기 용매는 프로필렌글리콜, 프로필렌글리콜 디아세테이트, 메톡시 프로판디올, 디에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜 부틸에테르, 트리(에틸렌글리콜)모노메틸에테르, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트, 사이클로헥사논, 에틸락테이트, 감마-부티로락톤, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, 메틸피롤리돈, 메틸피롤리디논, 아세틸아세톤 또는 에틸 3-에톡시프로피오네이트인 하드마스크 조성물.
In claim 1, the solvent is propylene glycol, propylene glycol diacetate, methoxy propanediol, diethylene glycol, diethylene glycol butyl ether, tri (ethylene glycol) monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl Ether acetate, cyclohexanone, ethyl lactate, gamma-butyrolactone, N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, methylpyrrolidone, methylpyrrolidinone, acetylacetone or ethyl 3-ethene A hard mask composition that is toxypropionate.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 하드마스크 조성물의 경화물을 포함하는 하드마스크 층.
A hard mask layer comprising a cured product of the hard mask composition according to any one of claims 1 to 11.
기판 위에 재료 층을 제공하는 단계,
상기 재료 층 위에 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 하드마스크 조성물을 적용하는 단계,
상기 하드마스크 조성물을 열처리하여 하드마스크 층을 형성하는 단계,
상기 하드마스크 층 위에 포토레지스트 층을 형성하는 단계,
상기 포토레지스트 층을 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 하드마스크 층을 선택적으로 제거하고 상기 재료 층의 일부를 노출하는 단계, 및
상기 재료 층의 노출된 부분을 식각하는 단계,
를 포함하는 패턴형성방법.
providing a layer of material over a substrate;
applying a hardmask composition according to any one of claims 1 to 11 onto the material layer;
heat-treating the hardmask composition to form a hardmask layer;
forming a photoresist layer over the hard mask layer;
exposing and developing the photoresist layer to form a photoresist pattern; selectively removing the hardmask layer using the photoresist pattern to expose a portion of the material layer; and
Etching the exposed portion of the material layer;
Pattern forming method comprising a.
제13항에서, 상기 하드마스크 층을 형성하는 단계는 100℃ 내지 1,000℃에서 열처리하는 단계를 포함하는 패턴형성방법.The pattern forming method of claim 13 , wherein the forming of the hard mask layer comprises heat treatment at 100° C. to 1,000° C.
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