[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

KR101684977B1 - Hardmask composition, method of forming patterns using the hardmask composition and semiconductor integrated circuit device including the patterns including the patterns - Google Patents

Hardmask composition, method of forming patterns using the hardmask composition and semiconductor integrated circuit device including the patterns including the patterns Download PDF

Info

Publication number
KR101684977B1
KR101684977B1 KR1020130075886A KR20130075886A KR101684977B1 KR 101684977 B1 KR101684977 B1 KR 101684977B1 KR 1020130075886 A KR1020130075886 A KR 1020130075886A KR 20130075886 A KR20130075886 A KR 20130075886A KR 101684977 B1 KR101684977 B1 KR 101684977B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
group
substituted
unsubstituted
formula
hard mask
Prior art date
Application number
KR1020130075886A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20150003034A (en
Inventor
신승욱
김윤준
김고은
김영민
김혜정
문준영
박요철
박유신
박유정
송현지
윤용운
이충헌
최유정
홍승희
Original Assignee
제일모직 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 제일모직 주식회사 filed Critical 제일모직 주식회사
Priority to KR1020130075886A priority Critical patent/KR101684977B1/en
Publication of KR20150003034A publication Critical patent/KR20150003034A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101684977B1 publication Critical patent/KR101684977B1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • G03F7/09Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers
    • G03F7/11Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers having cover layers or intermediate layers, e.g. subbing layers
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004Photosensitive materials
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03FPHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/26Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
    • G03F7/265Selective reaction with inorganic or organometallic reagents after image-wise exposure, e.g. silylation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H01L21/0271Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers
    • H01L21/0273Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers characterised by the treatment of photoresist layers
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/46Manufacturing multilayer circuits

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)

Abstract

하기 화학식 1로 표현되는 모노머, 하기 화학식 2로 표현되는 모노머, 그리고 용매를 포함하는 하드마스크 조성물을 제공한다.
[화학식 1]

Figure 112013058497034-pat00048

[화학식 2]
Figure 112013058497034-pat00049

상기 화학식 1 및 2에서, A, A', A″, L, L′, X, X′, m, n, B, Y, R1 및 R2은 명세서에서 정의한 바와 같다.There is provided a hard mask composition comprising a monomer represented by the following formula (1), a monomer represented by the following formula (2), and a solvent.
[Chemical Formula 1]
Figure 112013058497034-pat00048

(2)
Figure 112013058497034-pat00049

Wherein A, A ', A ", L, L', X, X ', m, n, B, Y, R 1 and R 2 are as defined in the specification.

Description

하드마스크 조성물, 이를 사용한 패턴 형성 방법 및 상기 패턴을 포함하는 반도체 집적회로 디바이스{HARDMASK COMPOSITION, METHOD OF FORMING PATTERNS USING THE HARDMASK COMPOSITION AND SEMICONDUCTOR INTEGRATED CIRCUIT DEVICE INCLUDING THE PATTERNS INCLUDING THE PATTERNS}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a hard mask composition, a pattern forming method using the same, and a semiconductor integrated circuit device including the pattern. [0002]

하드마스크 조성물, 이를 사용한 패턴형성방법 및 상기 패턴을 포함하는 반도체 집적회로 디바이스에 관한 것이다.A hard mask composition, a pattern formation method using the same, and a semiconductor integrated circuit device including the pattern.

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. BACKGROUND ART [0002] In recent years, the semiconductor industry has developed into an ultrafine technology having a pattern of a few to a few nanometers in a pattern of a size of several hundred nanometers. Effective lithographic techniques are essential to realize this ultrafine technology.

전형적인 리쏘그래픽 기법은 반도체 기판 위에 재료층을 형성하고 그 위에 포토레지스트 층을 코팅하고 노광 및 현상을 하여 포토레지스트 패턴을 형성한 후, 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 재료층을 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 layer to form a photoresist pattern, and etching the material layer using the photoresist pattern as a mask do.

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

하드마스크 층은 선택적 식각 과정을 통하여 포토레지스트의 미세 패턴을 재료 층으로 전사해주는 중간막으로서 역할을 한다. 이러한 하드마스크 층은 다중 식각 과정을 견딜 수 있도록 내식각성을 확보하여야 하며, 반사방지막으로서 사용할 수 있도록 소정 수준의 광학 특성을 만족하여야 한다. The hard mask layer acts as an interlayer to transfer the fine pattern of the photoresist to the material layer through the selective etching process. Such a hard mask layer must ensure corrosion resistance in order to withstand the multiple etching process, and it should satisfy a predetermined level of optical characteristics so that it can be used as an antireflection film.

한편, 근래 하드마스크 층은 화학기상증착 방법 대신 스핀-온 코팅(spin on coating) 방법으로 형성하는 것이 제안되었다.  스핀-온 코팅 방법은 공정이 용이할 뿐만 아니라 갭-필(gap-fill) 특성 및 평탄화 특성을 개선할 수 있다. 스핀-온 코팅 방법은 용매에 대한 용해성을 가지는 하드마스크 조성물을 사용할 수 있다.Meanwhile, it has recently been proposed that the hard mask layer is formed by a spin-on coating method instead of the chemical vapor deposition method. The spin-on coating method is not only easy to process but also can improve gap-fill and planarization properties. The spin-on coating method can use a hard mask composition having solubility in solvents.

그러나 하드마스크 층에 요구되는 상술한 특성들은 서로 상충 관계에 있어서 이들을 모두 만족할 수 있는 하드마스크 조성물이 필요하다.However, the above-mentioned characteristics required for the hard mask layer are in conflict with each other, and a hard mask composition capable of satisfying all of them is needed.

일 구현예는 용매에 대한 용해성, 갭-필 및 평탄화 특성을 확보하면서도 내식각성 및 광학 특성 또한 만족할 수 있는 하드마스크 조성물을 제공한다.One embodiment provides a hardmask composition that is capable of satisfying solubility, gap-fill, and planarization properties for a solvent while also satisfying corrosion resistance and optical properties.

다른 구현예는 상기 하드마스크 조성물을 사용한 패턴 형성 방법을 제공한다.Another embodiment provides a method of pattern formation using the hardmask composition.

또 다른 구현예는 상기 방법으로 형성된 패턴을 포함하는 반도체 집적회로 디바이스를 제공한다. Another embodiment provides a semiconductor integrated circuit device comprising a pattern formed by the above method.

일 구현예에 따르면, 하기 화학식 1로 표현되는 모노머, 하기 화학식 2로 표현되는 모노머, 그리고 용매를 포함하는 하드마스크 조성물을 제공한다.According to one embodiment, there is provided a hard mask composition comprising a monomer represented by the following formula (1), a monomer represented by the following formula (2), and a solvent.

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure 112013058497034-pat00001
Figure 112013058497034-pat00001

상기 화학식 1에서,In Formula 1,

A, A′ 및 A″는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 지방족 고리기 또는 방향족 고리기이고,A, A 'and A "are each independently a substituted or unsubstituted aliphatic cyclic group or aromatic cyclic group,

X 및 X′는 각각 독립적으로 히드록시기, 티오닐기, 티올기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기 또는 이들의 조합이고,X and X 'are each independently a hydroxyl group, thionyl group, thiol group, cyano group, substituted or unsubstituted amino group, halogen atom, halogen-containing group, substituted or unsubstituted C1 to C30 alkoxy group,

L 및 L′은 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬렌기 또는 이들의 조합이고,L and L 'are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C6 alkylene group or a combination thereof,

m 및 n은 각각 독립적으로 0 이상인 정수이며, 1≤m+n≤(A가 가질 수 있는 최대 치환기 수)를 만족한다.m and n are each independently an integer of 0 or more and satisfy 1? m + n? (the maximum number of substituents A can have).

[화학식 2](2)

Figure 112013058497034-pat00002
Figure 112013058497034-pat00002

상기 화학식 2에서, In Formula 2,

B는 치환 또는 비치환된 지방족 고리기 또는 방향족 고리기이고,B is a substituted or unsubstituted aliphatic cyclic group or aromatic cyclic group,

Y는 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 지방족 고리기, 치환 또는 비치환된 다중고리 알킬기, 치환 또는 비치환된 방향족 고리기 또는 이들의 조합이고,Y is a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkylene group, a substituted or unsubstituted aliphatic cyclic group, a substituted or unsubstituted multichannel alkyl group, a substituted or unsubstituted aromatic cyclic group, or a combination thereof,

R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소 원자, 글리시딜기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C6 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C6 아실기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C6 아세탈기 또는 이들의 조합이다.R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, a glycidyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C10 aryl group, a substituted or unsubstituted C2 to C6 alkenyl group, An unsubstituted C2 to C6 acyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C6 acetal group or a combination thereof.

상기 A, A′, A″ 및 B는 각각 독립적으로 하기 그룹 1에 나열된 기 중에서 선택된 치환 또는 비치환된 고리기일 수 있다.A, A ', A "and B each independently represent a substituted or unsubstituted cyclic group selected from the groups listed in Group 1 below.

[그룹 1][Group 1]

Figure 112013058497034-pat00003
Figure 112013058497034-pat00003

상기 그룹 1에서,In the group 1,

Z1 및 Z2는 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐렌기, C=O, NRa, 산소(O), 황(S) 또는 이들의 조합이고, 여기서 Ra는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자 또는 이들의 조합이고,Z 1 and Z 2 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylene group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 arylene group, Substituted or unsubstituted C2 to C20 alkenylene groups, substituted or unsubstituted C2 to C20 alkynylene groups, C═O, NR a , oxygen (O), sulfur (S), or a substituted or unsubstituted C2 to C20 heteroarylene group, , Wherein R a is hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a halogen atom or a combination thereof,

Z3 내지 Z17은 각각 독립적으로 C=O, NRa, 산소(O), 황(S), CRbRc 또는 이들의 조합이고, 여기서 Ra 내지 Rc는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이다.Z 3 to Z 17 each independently represent C = O, NR a , oxygen (O), sulfur (S), CR b R c Or a combination thereof, wherein R a to R c are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a halogen atom, a halogen-containing group, or a combination thereof.

상기 A, A′ 및 A″ 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 다환 방향족 기일 수 있다. At least one of A, A 'and A' 'may be a substituted or unsubstituted polycyclic aromatic group.

상기 A, A′ 및 A″ 중 적어도 하나는 히드록시기, 티오닐기, 티올기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기 또는 이들의 조합을 적어도 하나 포함할 수 있다.At least one of A, A 'and A "is a hydroxyl group, thionyl group, thiol group, cyano group, substituted or unsubstituted amino group, halogen atom, halogen-containing group, substituted or unsubstituted C1 to C30 alkoxy group May be included in at least one combination.

상기 화학식 2로 표현되는 모노머는 하기 화학식 2-1또는 2-2로 표현될 수 있다.The monomer represented by Formula 2 may be represented by the following Formula 2-1 or 2-2.

[화학식 2-1][Formula 2-1]

Figure 112013058497034-pat00004
Figure 112013058497034-pat00004

[화학식 2-2][Formula 2-2]

Figure 112013058497034-pat00005
Figure 112013058497034-pat00005

상기 화학식 2-1 및 2-2에서,In the above Formulas (2-1) and (2-2)

Y는 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 지방족 고리기, 치환 또는 비치환된 다중고리 알킬기, 치환 또는 비치환된 방향족 고리기 또는 이들의 조합이고,Y is a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkylene group, a substituted or unsubstituted aliphatic cyclic group, a substituted or unsubstituted multichannel alkyl group, a substituted or unsubstituted aromatic cyclic group, or a combination thereof,

R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소 원자, 글리시딜기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C6 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C6 아실기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C6 아세탈기 또는 이들의 조합이다.R1 and R2 each independently represent a hydrogen atom, a glycidyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C10 aryl group, a substituted or unsubstituted C2 to C6 alkenyl group, Substituted C2 to C6 acyl groups, substituted or unsubstituted C2 to C6 acetal groups, or combinations thereof.

상기 Y는 환상 구조를 가질 수 있고, 예컨대 치환 또는 비치환된 지방족 고리기, 치환 또는 비치환된 다중고리 알킬기, 치환 또는 비치환된 방향족 고리기 또는 이들의 조합일 수 있다.The Y may have a cyclic structure and may be, for example, a substituted or unsubstituted aliphatic cyclic group, a substituted or unsubstituted multicyclic alkyl group, a substituted or unsubstituted aromatic cyclic group, or a combination thereof.

상기 화학식 2로 표현되는 모노머는 하기 화학식 2a내지 2e 중 어느 하나로 표현될 수 있다. The monomer represented by the formula (2) may be represented by any one of the following formulas (2a) to (2e).

[화학식 2a](2a)

Figure 112013058497034-pat00006
Figure 112013058497034-pat00006

[화학식 2b](2b)

Figure 112013058497034-pat00007
Figure 112013058497034-pat00007

[화학식 2c][Chemical Formula 2c]

Figure 112013058497034-pat00008

Figure 112013058497034-pat00008

[화학식 2d](2d)

Figure 112013058497034-pat00009
Figure 112013058497034-pat00009

[화학식 2e][Formula 2e]

Figure 112013058497034-pat00010
Figure 112013058497034-pat00010

상기 화학식 2로 표현되는 모노머는 상기 화학식 1로 표현되는 모노머 대비 5중량% 내지 50중량%로 포함될 수 있다.The monomer represented by the formula (2) may be contained in an amount of 5 to 50% by weight based on the monomer represented by the formula (1).

상기 화학식 1및 2로 표현되는 모노머는 각각 독립적으로 150 내지 6,000의 분자량을 가질 수 있다. The monomers represented by the formulas (1) and (2) may independently have a molecular weight of 150 to 6,000.

상기 용매는 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트(PGMEA), 프로필렌글리콜 모노메틸에테르(PGME), 사이클로헥사논 및 에틸락테이트에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.The solvent may comprise at least one selected from propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), propylene glycol monomethyl ether (PGME), cyclohexanone and ethyl lactate.

상기 화학식 1및 2로 표현되는 모노머의 총 함량은 상기 용매 100 중량%에 대하여 0.1 중량% 내지 50 중량%로 포함될 수 있다.The total amount of the monomers represented by the formulas (1) and (2) may be 0.1 to 50% by weight based on 100% by weight of the solvent.

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 실리콘 함유 박막층을 형성하는 단계, 상기 실리콘 함유 박막층 위에 포토레지스트 층을 형성하는 단계, 상기 포토레지스트 층을 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 실리콘 함유 박막층 및 상기 하드마스크 층을 선택적으로 제거하고 상기 재료 층의 일부를 노출하는 단계, 그리고 상기 재료 층의 노출된 부분을 식각하는 단계를 포함하는 패턴 형성 방법을 제공한다.According to another embodiment, there is provided a method of manufacturing a hard mask, comprising the steps of providing a material layer on a substrate, applying the hard mask composition described above on the material layer, heat treating the hard mask composition to form a hard mask layer, Containing thin film layer; forming a photoresist layer on the silicon-containing thin film layer; exposing and developing the photoresist layer to form a photoresist pattern; Selectively removing the hard mask layer and exposing a portion of the material layer, and etching the exposed portion of the material layer.

상기 하드마스크 조성물을 적용하는 단계는 스핀-온 코팅 방법으로 수행할 수 있다.The step of applying the hard mask composition may be performed by a spin-on coating method.

상기 하드마스크 층을 형성하는 단계는 100℃ 내지 500℃에서 열처리하는 과정을 포함할 수 있다.The step of forming the hard mask layer may include a heat treatment at 100 ° C to 500 ° C.

상기 실리콘 함유 박막층 위에 바닥 반사방지 층(BARC)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.And forming a bottom anti-reflection layer (BARC) on the silicon-containing thin film layer.

상기 실리콘 함유 박막층은 산화질화규소(SiON)를 함유하는 것일 수 있다.The silicon-containing thin film layer may be one containing silicon oxynitride (SiON).

또 다른 구현예에 따르면 상술한 패턴 형성 방법으로 형성된 복수의 패턴을 포함하는 반도체 집적회로 디바이스를 제공한다.According to another embodiment, there is provided a semiconductor integrated circuit device including a plurality of patterns formed by the above-described pattern forming method.

내식각성, 광학 특성, 평탄화 특성 및 갭-필 특성과 같은 하드마스크 층에서 요구되는 특성을 개선할 수 있다.It is possible to improve the properties required in the hard mask layer such as corrosion resistance, optical characteristics, planarization characteristics and gap-fill characteristics.

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, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as 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, C1 내지 C20 알킬기, C2 내지 C20의 알케닐기, C2 내지 C20 알키닐기, C6 내지 C30 아릴기, C7 내지 C30의 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬보란기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴보란기, C1 내지 C4의 알콕시기, C1 내지 C20의 헤테로알킬기, C3 내지 C20의 헤테로아릴알킬기, C3 내지 C30 사이클로알킬기, C3 내지 C15의 사이클로알케닐기, C6 내지 C15의 사이클로알키닐기, C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기 및 이들의 조합에서 선택된 치환기로 치환된 것을 의미한다.Unless otherwise defined herein, "substituted" means that the hydrogen atom in the 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, A thio group, an ester group, a carboxyl group or a salt thereof, a sulfonic acid group or a salt thereof, a phosphoric acid or a salt thereof, a C1 to C20 alkyl group, a C2 to C20 alkenyl group, a cyano group, A substituted or unsubstituted C1 to C20 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a C1 to C4 alkoxy group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkynyl group, a C6 to C30 aryl group, a C7 to C30 arylalkyl group, A C1 to C20 heteroalkyl group, a C3 to C20 heteroarylalkyl group, a C3 to C30 cycloalkyl group, a C3 to C15 cycloalkenyl group, a C6 to C15 cycloalkynyl group, a C2 to C30 heterocycloalkyl group, It means substituted with a substituent selected.

본 명세서에서 특별한 언급이 없는 한, "다중고리 알킬기"란 2 개 이상의 고리가 적어도 하나 이상의 탄소-탄소 결합을 공유하고 있는 축합고리(fused ring)를 의미한다.Unless otherwise stated, "multi-ring alkyl group" means a fused ring in which two or more rings share at least one carbon-carbon bond.

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

이하 일 구현예에 따른 하드마스크 조성물을 설명한다.The hard mask composition according to one embodiment will be described below.

일 구현예에 따른 하드마스크 조성물은 서로 다른 2종 이상의 모노머, 그리고 용매를 포함한다. The hardmask composition according to one embodiment comprises two or more different monomers, and a solvent.

상기 하드마스크 조성물은 하기 화학식 1로 표현되는 모노머를 포함한다. The hard mask composition comprises a monomer represented by the following general formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure 112013058497034-pat00011
Figure 112013058497034-pat00011

상기 화학식 1에서,In Formula 1,

A, A′ 및 A″는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 지방족 고리기 또는 방향족 고리기이고,A, A 'and A "are each independently a substituted or unsubstituted aliphatic cyclic group or aromatic cyclic group,

X 및 X′는 각각 독립적으로 히드록시기, 티오닐기, 티올기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기 또는 이들의 조합이고,X and X 'are each independently a hydroxyl group, thionyl group, thiol group, cyano group, substituted or unsubstituted amino group, halogen atom, halogen-containing group, substituted or unsubstituted C1 to C30 alkoxy group,

L 및 L′은 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬렌기 또는 이들의 조합이고,L and L 'are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C6 alkylene group or a combination thereof,

m 및 n은 각각 독립적으로 0 이상인 정수이며, 1≤m+n≤(A가 가질 수 있는 최대 치환기 수)를 만족한다.m and n are each independently an integer of 0 or more and satisfy 1? m + n? (the maximum number of substituents A can have).

[화학식 2](2)

Figure 112013058497034-pat00012
Figure 112013058497034-pat00012

상기 화학식 2에서, In Formula 2,

B는 치환 또는 비치환된 지방족 고리기 또는 방향족 고리기이고,B is a substituted or unsubstituted aliphatic cyclic group or aromatic cyclic group,

Y는 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 지방족 고리기, 치환 또는 비치환된 다중고리 알킬기, 치환 또는 비치환된 방향족 고리기 또는 이들의 조합이고,Y is a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkylene group, a substituted or unsubstituted aliphatic cyclic group, a substituted or unsubstituted multichannel alkyl group, a substituted or unsubstituted aromatic cyclic group, or a combination thereof,

R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소 원자, 글리시딜기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C6 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C6 아실기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C6 아세탈기 또는 이들의 조합이다.R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, a glycidyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C10 aryl group, a substituted or unsubstituted C2 to C6 alkenyl group, An unsubstituted C2 to C6 acyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C6 acetal group or a combination thereof.

먼저 상기 화학식 1로 표현되는 모노머에 관하여 설명한다. First, the monomer represented by Formula 1 will be described.

상기 모노머는 코어(core)와 적어도 1개의 치환기를 가지며, 상기 코어 및 치환기에 각각 치환 또는 비치환된 지방족 고리기 또는 방향족 고리기를 포함하는 구조이다. 상기 모노머는 이와 같이 복수의 고리기를 포함함으로써 단단한(rigid) 특성을 가질 수 있다. The monomer is a structure having a core and at least one substituent, and containing an aliphatic cyclic group or an aromatic cyclic group, each of which is substituted or unsubstituted in the core and the substituent. The monomers may thus have rigid properties by including a plurality of cyclic groups.

상기 화학식 1에서 치환기의 개수를 의미하는 m 및 n은 각각 독립적으로 0이상의 정수이며 그 합이 A가 가질 수 있는 최대 치환기 수를 초과하지 않는 범위 내에서 적절히 선택할 수 있다.M and n, which represent the number of substituents in Formula 1, are each independently an integer of 0 or more, and the sum thereof can be appropriately selected within a range that does not exceed the maximum number of substituents that A may have.

상기 모노머는 치환기에 각각 소정의 작용기(X 및 X′)를 포함한다. 상기 모노머는 이와 같은 작용기들을 포함함으로써 용해도가 향상되어 스핀-온 코팅 방법으로 효과적으로 형성할 수 있다. 또한 소정의 패턴을 가지는 하부막 위에 스핀-온 코팅 방법으로 형성될 때 패턴들 사이의 갭을 채울 수 있는 갭-필 특성 및 평탄화 특성 또한 우수하다. The monomers each contain a predetermined functional group (X and X ') in the substituent group. By including such functional groups, the solubility of the monomer can be improved, and the monomer can be effectively formed by a spin-on coating method. In addition, the gap-fill characteristic and the planarization characteristic that can fill the gaps between the patterns when formed by the spin-on coating method on the lower film having a predetermined pattern are also excellent.

또한 상기 작용기들의 축합 반응을 바탕으로 증폭 가교가 가능하여 우수한 가교 특성을 나타낼 수 있다. 이에 따라 상기 모노머는 비교적 저온에서 열처리하여도 단시간 내에 높은 분자량의 고분자 형태로 가교됨으로써 우수한 기계적 특성, 내열 특성 및 내식각성과 같은 하드마스크 층에서 요구되는 특성을 나타낼 수 있다.In addition, amplification crosslinking is possible based on the condensation reaction of the functional groups, and thus excellent crosslinking properties can be exhibited. Accordingly, even when the monomer is heat-treated at a relatively low temperature, the monomer can be crosslinked in a high molecular weight polymer in a short time, thereby exhibiting properties required in a hard mask layer such as excellent mechanical properties, heat resistance characteristics and corrosion resistance.

예를 들면 A, A′ 및 A″는 각각 독립적으로 하기 그룹 1에 나열된 기 중에서 선택된 치환 또는 비치환된 고리기일 수 있다. For example, A, A 'and A "may each independently be a substituted or unsubstituted cyclic group selected from the groups listed in Group 1 below.

[그룹 1][Group 1]

Figure 112013058497034-pat00013
Figure 112013058497034-pat00013

상기 그룹 1에서,In the group 1,

Z1 및 Z2는 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐렌기, C=O, NRa, 산소(O), 황(S) 또는 이들의 조합이고, 여기서 Ra는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자 또는 이들의 조합이고,Z 1 and Z 2 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylene group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 arylene group, Substituted or unsubstituted C2 to C20 alkenylene groups, substituted or unsubstituted C2 to C20 alkynylene groups, C═O, NR a , oxygen (O), sulfur (S), or a substituted or unsubstituted C2 to C20 heteroarylene group, , Wherein R a is hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a halogen atom or a combination thereof,

Z3 내지 Z17은 각각 독립적으로 C=O, NRa, 산소(O), 황(S), CRbRc 또는 이들의 조합이고, 여기서 Ra 내지 Rc는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이다. Z 3 to Z 17 each independently represent C = O, NR a , oxygen (O), sulfur (S), CR b R c Or a combination thereof, wherein R a to R c are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a halogen atom, a halogen-containing group, or a combination thereof.

상기 그룹 1에서, 각 고리의 연결 위치는 특별히 한정되지 않으며, 각 고리는 치환 또는 비치환될 수 있다. 상기 그룹 1에 나열된 고리가 치환된 고리인 경우, 예컨대 C1 내지 C20 알킬기, 할로겐 원자, 히드록시기 등으로 치환될 수 있으나, 치환기는 한정되지 않는다.In the group 1, the linking position of each ring is not particularly limited, and each ring may be substituted or unsubstituted. When the ring shown in the group 1 is a substituted ring, it may be substituted with, for example, a C1 to C20 alkyl group, a halogen atom, a hydroxy group and the like, but the substituent is not limited.

예를 들면 상기 A, A' 및 A″ 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 다환 방향족 기일 수 있다. 이와 같이 다환 방향족 기를 적어도 하나 포함함으로써 내식각성을 더 향상할 수 있다. For example, at least one of A, A 'and A' 'may be a substituted or unsubstituted polycyclic aromatic group. By including at least one polycyclic aromatic group in this manner, corrosion-resistance can be further improved.

예를 들면 상기 A, A′ 및 A″ 중 적어도 하나는 히드록시기, 티오닐기, 티올기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기 또는 이들의 조합을 적어도 하나 포함하는 것일 수 있다.For example, at least one of A, A 'and A "is a hydroxyl group, a thionyl group, a thiol group, a cyano group, a substituted or unsubstituted amino group, a halogen atom, a halogen-containing group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkoxy Group, or a combination thereof.

상기 모노머는 예컨대 하기 화학식 1a 내지 1g 중에서 선택된 어느 하나로 표현될 수 있다.The monomer may be represented, for example, by any one of the following formulas (1a) to (1g).

[화학식 1a][Formula 1a]

Figure 112013058497034-pat00014
Figure 112013058497034-pat00014

[화학식 1b][Chemical Formula 1b]

Figure 112013058497034-pat00015
Figure 112013058497034-pat00015

[화학식 1c][Chemical Formula 1c]

Figure 112013058497034-pat00016
Figure 112013058497034-pat00016

[화학식 1d]≪ RTI ID = 0.0 &

Figure 112013058497034-pat00017
Figure 112013058497034-pat00017

상기 화학식 1a 내지 1d에서,In the above general formulas (1a) to (1d)

Xa 내지 Xh, 그리고 M1 내지 M8은 각각 독립적으로 히드록시기, 티오닐기, 티올기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기 또는 이들의 조합이다. X a to X h and M 1 to M 8 each independently represent a hydroxyl group, a thionyl group, a thiol group, a cyano group, a substituted or unsubstituted amino group, a halogen atom, a halogen-containing group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 An alkoxy group or a combination thereof.

한편, 상술한 바와 같이 상기 하드마스크 조성물은 하기 화학식 2로 표현되는 모노머를 포함한다. Meanwhile, as described above, the hard mask composition includes a monomer represented by the following formula (2).

이하 하기 화학식 2로 표현되는 모노머에 관하여 설명한다. Hereinafter, the monomer represented by the following general formula (2) will be described.

[화학식 2] (2)

Figure 112013058497034-pat00018
Figure 112013058497034-pat00018

상기 화학식 2에서, In Formula 2,

B는 치환 또는 비치환된 지방족 고리기 또는 방향족 고리기이고,B is a substituted or unsubstituted aliphatic cyclic group or aromatic cyclic group,

Y는 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 지방족 고리기, 치환 또는 비치환된 다중고리 알킬기, 치환 또는 비치환된 방향족 고리기 또는 이들의 조합이고,Y is a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkylene group, a substituted or unsubstituted aliphatic cyclic group, a substituted or unsubstituted multichannel alkyl group, a substituted or unsubstituted aromatic cyclic group, or a combination thereof,

R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소 원자, 글리시딜기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C6 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C6 아실기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C6 아세탈기 또는 이들의 조합이다. R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, a glycidyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C10 aryl group, a substituted or unsubstituted C2 to C6 alkenyl group, An unsubstituted C2 to C6 acyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C6 acetal group or a combination thereof.

상기 O는 산소 원자를 나타낸다.O represents an oxygen atom.

상기 모노머는 Y로 표현되는 코어, 그리고 상기 코어의 양쪽에 지방족 고리기 또는 방향족 고리기가 각각 연결되어 있는 구조이다. The monomer is a structure represented by Y, and an aliphatic cyclic group or aromatic cyclic group is connected to both sides of the core.

이와 같은 구조를 가지는 모노머를 포함함으로써 상기 하드마스크 조성물은 광학 특성을 더 향상시킬 수 있다.By including the monomer having such a structure, the hard mask composition can further improve the optical characteristics.

상기 B는 예컨대 상기 그룹 1에 나열된 기 중에서 선택된 치환 또는 비치환된 고리기일 수 있다.B may be, for example, a substituted or unsubstituted cyclic group selected from the groups listed in Group 1 above.

예를 들면, 상기 화학식 2로 표현되는 모노머는 하기 화학식 2-1또는 2-2로 표현될 수 있다. For example, the monomer represented by the formula (2) may be represented by the following formula (2-1) or (2-2).

[화학식 2-1][Formula 2-1]

Figure 112013058497034-pat00019
Figure 112013058497034-pat00019

[화학식 2-2][Formula 2-2]

Figure 112013058497034-pat00020
Figure 112013058497034-pat00020

상기 화학식 2-1 및 2-2에서,In the above Formulas (2-1) and (2-2)

Y는 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 다중고리 알킬기, 치환 또는 비치환된 지방족 고리기, 치환 또는 비치환된 방향족 고리기 또는 이들의 조합이고,Y is a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkylene group, a substituted or unsubstituted multibranched alkyl group, a substituted or unsubstituted aliphatic ring group, a substituted or unsubstituted aromatic ring group, or a combination thereof,

R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소 원자, 글리시딜기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C6 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C6 아실기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C6 아세탈기 또는 이들의 조합이다.R1 and R2 each independently represent a hydrogen atom, a glycidyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C10 aryl group, a substituted or unsubstituted C2 to C6 alkenyl group, Substituted C2 to C6 acyl groups, substituted or unsubstituted C2 to C6 acetal groups, or combinations thereof.

상기 화학식 2로 표현되는 모노머는 하기 화학식 2a내지 2e 중 어느 하나로 표현될 수 있다.The monomer represented by the formula (2) may be represented by any one of the following formulas (2a) to (2e).

[화학식 2a](2a)

Figure 112013058497034-pat00021
Figure 112013058497034-pat00021

[화학식 2b](2b)

Figure 112013058497034-pat00022
Figure 112013058497034-pat00022

[화학식 2c][Chemical Formula 2c]

Figure 112013058497034-pat00023
Figure 112013058497034-pat00023

[화학식 2d](2d)

Figure 112013058497034-pat00024
Figure 112013058497034-pat00024

[화학식 2e][Formula 2e]

Figure 112013058497034-pat00025
Figure 112013058497034-pat00025

상기 하드마스크 조성물은 이와 같이 상기 화학식 1 및 2로 표현되는 모노머를 블렌딩(blending)함으로써 내식각성, 광학 특성, 갭-필 및 평탄화 특성 등 하드마스크 층에서 요구되는 제 특성을 만족할 수 있다.The hard mask composition can satisfy the characteristics required in the hard mask layer such as corrosion resistance, optical characteristics, gap-fill and planarization characteristics by blending the monomers represented by the above formulas (1) and (2).

블렌딩 비율과 관련하여 상기 화학식 2로 표현되는 모노머는 상기 화학식 1로 표현되는 모노머 대비 약 5중량% 내지 50중량%로 포함될 수 있고, 그 중에서도 약 5중량% 내지 20중량%으로 포함될 수 있으나, 이는 예시일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다. In relation to the blending ratio, the monomer represented by Formula 2 may be included in an amount of about 5 to 50% by weight, more preferably about 5 to 20% by weight, based on the monomer represented by Formula 1, But the present invention is not limited thereto.

예를 들면, 상기 화학식 1및 2로 표현되는 모노머는 각각 독립적으로 150 내지 6,000의 분자량을 가질 수 있다.For example, the monomers represented by the formulas (1) and (2) may independently have a molecular weight of 150 to 6,000.

한편 상기 하드마스크 조성물에 포함되어 있는 용매는 상기 모노머들에 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, 메틸피롤리돈 및 아세틸아세톤에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.On the other hand, the solvent included in the hard mask composition is not particularly limited as long as it has sufficient solubility or dispersibility in the monomers, and examples thereof include propylene glycol, propylene glycol diacetate, methoxypropanediol, diethylene glycol, diethylene glycol At least one member selected from the group consisting of butyl ether, tri (ethylene glycol) monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monomethyl ether acetate, cyclohexanone, ethyl lactate, gamma-butyrolactone, methylpyrrolidone and acetyl acetone One can be included.

상기 화학식 1및 2로 표현되는 모노머는 상기 하드마스크 조성물 총 함량에 대하여 약 0.1 내지 50 중량%로 포함될 수 있다. 상기 모노머들을 상기 범위로 포함됨으로써 목적하고자 하는 두께의 박막으로 코팅 할 수 있다.The monomers represented by the general formulas (1) and (2) may be contained in an amount of about 0.1 to 50% by weight based on the total content of the hard mask composition. By incorporating the monomers within the above range, it can be coated with a thin film having a desired thickness.

상기 하드마스크 조성물은 추가적으로 계면 활성제를 더 포함할 수 있다.The hard mask composition may further comprise a surfactant.

상기 계면 활성제는 예컨대 알킬벤젠설폰산 염, 알킬피리디늄 염, 폴리에틸렌글리콜, 제4 암모늄 염 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The surfactant may be, for example, an alkylbenzenesulfonate, an alkylpyridinium salt, a polyethylene glycol, or a quaternary ammonium salt, but is not limited thereto.

상기 계면 활성제는 상기 하드마스크 조성물 100 중량부에 대하여 약 0.001 내지 3 중량부로 포함될 수 있다.  상기 범위로 포함함으로써 하드마스크 조성물의 광학적 특성을 변경시키지 않으면서 용해도를 향상시킬 수 있다. The surfactant may be included in an amount of about 0.001 to 3 parts by weight based on 100 parts by weight of the hard mask composition. By including it in the above range, the solubility can be improved without changing the optical properties of the hard mask composition.

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 모노머 및 용매를 포함하는 하드마스크 조성물을 적용하는 단계, 상기 하드마스크 조성물을 열처리하여 하드마스크 층을 형성하는 단계, 상기 하드마스크 층 위에 실리콘 함유 박막층을 형성하는 단계, 상기 실리콘 함유 박막층 위에 포토레지스트 층을 형성하는 단계, 상기 포토레지스트 층을 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계, 상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 실리콘 함유 박막층 및 상기 하드마스크 층을 선택적으로 제거하고 상기 재료 층의 일부를 노출하는 단계, 그리고 상기 재료 층의 노출된 부분을 식각하는 단계를 포함한다.A patterning method according to one embodiment includes the steps of providing a layer of material on a substrate, applying a hard mask composition comprising the above-mentioned monomers and a solvent on the material layer, heat treating the hard mask composition to form a hard mask layer Containing thin film layer on the hard mask layer; forming a photoresist layer on the silicon-containing thin film layer; exposing and developing the photoresist layer to form a photoresist pattern; Selectively removing the silicon-containing thin film layer and the hard mask layer using a mask to expose a portion of the material layer, and etching the exposed portion of the material layer.

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

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

상기 하드마스크 조성물은 용액 형태로 제조되어 스핀-온 코팅(spin-on coating) 방법으로 도포될 수 있다.  이 때 상기 하드마스크 조성물의 도포 두께는 특별히 한정되지 않으나, 예컨대 약 100Å 내지 10,000Å 두께로 도포될 수 있다.The hard mask composition 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 hard mask composition is not particularly limited, but may be applied to a thickness of, for example, about 100 Å to 10,000 Å.

상기 하드마스크 조성물을 열처리하는 단계는 예컨대 약 100℃ 내지 500℃에서 약 10초 내지 10분 동안 수행할 수 있다.  상기 열처리 단계에서, 상기 모노머는 자기 가교 및/또는 상호 가교 반응을 일으킬 수 있다. The heat treatment of the hard mask composition may be performed at a temperature of, for example, about 100 캜 to 500 캜 for about 10 seconds to about 10 minutes. In the heat treatment step, the monomer may cause self-crosslinking and / or cross-linking reaction.

상기 실리콘 함유 박막층은 예컨대 질화규소, 산화규소 또는 산화질화규소(SiON)로 만들어질 수 있다.The silicon-containing thin film layer may be made of, for example, silicon nitride, silicon oxide or silicon oxynitride (SiON).

또한 상기 실리콘 함유 박막층 위에 바닥 반사방지 층(bottom anti-reflective coating, BARC)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 예컨대 하드마스크 층 위에 산화질화규소를 함유하는 박막층을 형성한 다음, 그 위에 바닥 반사방지 층을 형성하고, 이어서 상기 바닥 반사방지 층 위에 포토레지스트 층을 형성할 수 있다.The method may further include forming a bottom anti-reflective coating (BARC) on the silicon-containing thin film layer. For example, a thin film layer containing silicon oxynitride may be formed on the hard mask layer, then a bottom antireflection layer may be formed thereon, and then a photoresist layer may be formed on the bottom antireflection layer.

상기 포토레지스트 층을 노광하는 단계는 예컨대 ArF, KrF 또는 EUV 등을 사용하여 수행할 수 있다. 또한 노광 후 약 100℃ 내지 500℃에서 열처리 공정을 수행할 수 있다.The step of exposing the photoresist layer may be performed using, for example, ArF, KrF or EUV. Further, a heat treatment process may be performed at about 100 ° C to 500 ° C after exposure.

상기 재료 층의 노출된 부분을 식각하는 단계는 식각 가스를 사용한 건식 식각으로 수행할 수 있으며, 식각 가스는 예컨대 CHF3, CF4, Cl2, BCl3 및 이들의 혼합 가스를 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The step of etching the exposed portion of the material layer may be performed by dry etching using an etching gas, and the etching gas may include, for example, CHF 3 , CF 4 , Cl 2 , BCl 3 and a mixed gas thereof. It is not.

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

반도체 집적 회로 디바이스에 상기 패턴이 포함되는 경우 예컨대 금속 배선; 반도체 패턴; 접촉 구멍, 바이어스 홀, 다마신 트렌치(damascene trench) 등을 포함하는 절연막일 수 있다.
When the pattern is included in a semiconductor integrated circuit device, for example, a metal wiring; Semiconductor pattern; A contact hole, a bias hole, a damascene trench, or the like.

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

모노머의Monomeric 합성 synthesis

합성예Synthetic example 1 One

플라스크에 코로넨 50.0 g (0.166 mol)과 4-메틸티오-1-벤조일클로라이드(1-(4-Methylthio)-benzoyl Chlrode) 93 g (0.499 mol)을 700 g의 클로로포름/다이클로로메탄 혼합액과 함께 넣어 용액을 준비하였다. 상기 용액을 교반 자석(stirring bar)을 사용하여 교반하며, 염화알루미늄 66.6 g (0.499 mol)을 조금씩 투입한 후 60℃로 승온하여 8시간 동안 교반시켰다.The flask was charged with 50.0 g (0.166 mol) of coronene and 93 g (0.499 mol) of 4-methylthio-benzoyl Chloride with 700 g of a mixture of chloroform / dichloromethane To prepare a solution. The solution was stirred using a stirring bar, and 66.6 g (0.499 mol) of aluminum chloride was gradually added thereto, followed by heating to 60 DEG C and stirring for 8 hours.

반응 종료 후 메탄올을 첨가하여 형성된 침전을 여과 후 물/메탄올 혼합물로 세척하여 반응 부산물과 미반응 염화알루미늄을 제거하였다. 건조된 반응생성물에 1-도데칸싸이올 183.6 g (0.908 mol), 수산화칼륨 61.0 g (1.09 mol) 및 N,N-디메틸포름아마이드 500 g을 첨가한 후, 120℃에서 8시간 교반하였다. 이어서 상기 혼합물을 냉각하고 10% 염화수소 용액으로 pH 7이 되도록 중화한 후, 에틸아세테이트(Ethyl Acetate)로 추출하여 회전증발건조(rotary evaporation)로 얻어진 파우더를 300 mL의 테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran)에 녹이고, 리튬 알루미늄 하이드라이드 32.3 g (0.85 mol)을 조금씩 첨가하며 반응시켰다. 반응종료 후 물/메탄올 혼합물을 사용하여 반응 부수물을 제거하여, 하기 화학식 1aa로 나타내어지는 화합물을 얻었다.After completion of the reaction, methanol was added to precipitate the precipitate, which was then filtered and washed with a water / methanol mixture to remove reaction by-products and unreacted aluminum chloride. 183.6 g (0.908 mol) of 1-dodecanethiol, 61.0 g (1.09 mol) of potassium hydroxide and 500 g of N, N-dimethylformamide were added to the dried reaction product, followed by stirring at 120 DEG C for 8 hours. Next, the mixture was cooled, neutralized to pH 7 with 10% hydrochloric acid solution, extracted with ethyl acetate, and the powder obtained by rotary evaporation was dissolved in 300 mL of tetrahydrofuran , And 32.3 g (0.85 mol) of lithium aluminum hydride were added little by little and reacted. After completion of the reaction, the reaction side product was removed using a water / methanol mixture to obtain a compound represented by the following formula (1aa).

[화학식 1aa](1aa)

Figure 112013058497034-pat00026

Figure 112013058497034-pat00026

합성예Synthetic example 2 2

플라스크에 메톡시벤조피렌 (Methoxybenzopyrene) 28.2 g (0.1 mol)과 메톡시 나프토일 클로라이드 23.5g (0.11 mol)을 500 g의 클로로포름/다이클로로메탄 혼합액에 함께 넣어 용액을 준비하였다. 상기 용액을 교반 자석(stirring bar)을 사용하여 교반하며, 염화알루미늄 36.7 g (0.15 mol)을 조금씩 투입하여 실온에서 반응시켰다. 28.2 g (0.1 mol) of methoxybenzopyrene and 23.5 g (0.11 mol) of methoxynaphthoyl chloride were placed in a 500 g of chloroform / dichloromethane mixed solution to prepare a solution. The solution was stirred using a stirring bar, and 36.7 g (0.15 mol) of aluminum chloride was added little by little and reacted at room temperature.

1시간 후 나프토일 클로라이드 (Naphthoyl Chloride) 21g (0.11 mol)을 투입하고 염화알루미늄 36.7 g (0.15 mol)을 추가 투입하였다. 반응 종료 후 물을 사용하여 반응부산물 및 미반응 염화알루미늄을 제거하였다. 파우더로 얻어진 반응물에 1-도데칸싸이올(1-Dodecanethiol) 108.0 g (0.534 mol), 수산화칼륨(KOH, Potassium Hydroxide) 35.9 g (0.640 mol) 및 N,N-디메틸포름아마이드 300 g을 첨가한 후, 120℃에서 8시간 교반하였다. 이어서 상기 혼합물을 냉각하고 10% 염화수소 용액을 사용하여 pH 7이 되도록 중화하였다. 그 후, 에틸아세테이트(Ethyl Acetate)로 추출하여 회전증발건조(rotary evaporation)로 얻어진 파우더를 200 mL의 테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran)에 녹이고, 리튬 알루미늄 하이드라이드 18.98 g (0.5 mol)을 조금씩 첨가하며 반응시켰다. 반응 종료 후 물/메탄올 혼합물을 사용하여 반응 부수물을 제거하여, 하기 화학식 1bb로 나타내어지는 화합물을 얻었다.After 1 hour, 21 g (0.11 mol) of naphthoyl chloride was added, and 36.7 g (0.15 mol) of aluminum chloride was further added thereto. After completion of the reaction, water was used to remove reaction by-products and unreacted aluminum chloride. 108.0 g (0.534 mol) of 1-dodecanethiol, 35.9 g (0.640 mol) of potassium hydroxide (KOH) and 300 g of N, N-dimethylformamide were added to the reaction product obtained by the powder Then, the mixture was stirred at 120 ° C for 8 hours. The mixture was then cooled and neutralized to pH 7 using 10% hydrogen chloride solution. Thereafter, the mixture was extracted with ethyl acetate and the powder obtained by rotary evaporation was dissolved in 200 mL of tetrahydrofuran. 18.98 g (0.5 mol) of lithium aluminum hydride was added little by little . After completion of the reaction, the reaction side product was removed using a water / methanol mixture to obtain a compound represented by the following formula (1bb).

[화학식 1bb]≪ RTI ID = 0.0 &

Figure 112013058497034-pat00027

Figure 112013058497034-pat00027

합성예Synthetic example 3 3

플라스크에 1.4-싸이클로헥산다이카보닐다이클로라이드(28.0 g, 0.1345 mol), 메톡시파이렌 (62.4 g, 0.269 mol) 및 1,2-다이클로로에탄 496 g을 첨가하여 용액을 준비하였다. 이어서, 상기 용액에 알루미늄 클로라이드 (17.9 g, 0.1345 mol)를 천천히 첨가한 후 상온에서 12 시간동안 교반하였다. 반응이 완결되면 메탄올을 첨가한 후 형성된 침전을 여과하여 건조하였다. A solution was prepared by adding 1.4-cyclohexanedicarbonyl chloride (28.0 g, 0.1345 mol), methoxypyrene (62.4 g, 0.269 mol) and 496 g of 1,2-dichloroethane to the flask. Subsequently, aluminum chloride (17.9 g, 0.1345 mol) was slowly added to the solution, followed by stirring at room temperature for 12 hours. When the reaction was completed, methanol was added and the precipitate formed was filtered and dried.

플라스크에 상기에서 얻은 화합물 (6.00 g, 0.01001 mol), 1-도데칸사이올 (10.13 g, 0.05005 mol), 수산화칼륨 (3.37 g, 0.06006 mol) 및 N,N-다이메틸포름아마이드 30.3 g을 첨가한 후 120 ℃에서 8 시간동안 교반하였다. 이어서 상기 혼합물을 냉각시켜 5% 염산 용액으로 pH 6~7 정도로 중화한 후 형성된 침전을 여과하여 건조하였다.To the flask was added the compound obtained above (6.00 g, 0.01001 mol), 1-dodecan sulfate (10.13 g, 0.05005 mol), potassium hydroxide (3.37 g, 0.06006 mol) and 30.3 g of N, N-dimethylformamide Followed by stirring at 120 ° C for 8 hours. The mixture was then cooled, neutralized to pH 6-7 with 5% hydrochloric acid solution, and the precipitate formed was filtered and dried.

플라스크에 상기에서 얻은 화합물 (4.00 g, 0.00699 mol)과 테트라하이드로퓨란 28.5 g을 첨가하여 용액을 준비하였다. 상기 용액에 수소화 붕소 나트륨 (5.29 g, 0.1398 mol) 수용액을 천천히 첨가하여 24시간 동안 상온에서 교반하였다. 반응이 완결되면 5% 염산 용액으로 pH 7 정도로 중화한 후 에틸아세테이트로 추출 및 건조하여 화학식 1cc로 표현되는 화합물을 얻었다.To the flask was added the compound obtained above (4.00 g, 0.00699 mol) and 28.5 g of tetrahydrofuran to prepare a solution. An aqueous solution of sodium borohydride (5.29 g, 0.1398 mol) was slowly added to the solution, and the mixture was stirred at room temperature for 24 hours. When the reaction was completed, the reaction mixture was neutralized to pH 7 with 5% hydrochloric acid solution, extracted with ethyl acetate, and dried to obtain a compound represented by the formula 1cc.

[화학식 1cc][Formula 1cc]

Figure 112013058497034-pat00028

Figure 112013058497034-pat00028

합성예Synthetic example 4 4

플라스크에 싸이클로헥산카보닐클로라이드 39.44 g, 파이렌 62.4 g 및 1,2-다이클로로에탄 523 g을 첨가하여 용액을 준비하였다. 상기 용액에 알루미늄 클로라이드 35.8 g를 천천히 첨가한 후 상온에서 12 시간동안 교반하여 반응시켰다. 반응이 완결되면 메탄올을 첨가한 후 형성된 침전을 여과하여 건조하였다. 39.44 g of cyclohexanecarbonyl chloride, 62.4 g of pyrene and 523 g of 1,2-dichloroethane were added to the flask to prepare a solution. 35.8 g of aluminum chloride was slowly added to the solution, and the mixture was reacted at room temperature for 12 hours with stirring. When the reaction was completed, methanol was added and the precipitate formed was filtered and dried.

플라스크에 상기에서 얻어진 화합물 45 g, p-메톡시벤조일 클로라이드(p-methoxybenzoyl chloride) 24.6 g 및 1,2-다이클로로에탄 467 g을 첨가하여 용액을 준비하였다. 상기 용액에 알루미늄 클로라이드 19.2 g 를 천천히 첨가한 후 상온에서 12 시간동안 교반하였다. 반응이 완결되면 메탄올을 첨가한 후 형성된 침전을 여과하여 건조하였다.To the flask, a solution was prepared by adding 45 g of the compound obtained above, 24.6 g of p-methoxybenzoyl chloride and 467 g of 1,2-dichloroethane. To the solution was slowly added 19.2 g of aluminum chloride and the mixture was stirred at room temperature for 12 hours. When the reaction was completed, methanol was added and the precipitate formed was filtered and dried.

플라스크에 상기에서 얻어진 화합물 8.93 g, 1-도데칸사이올 20.26 g, 수산화칼륨 6.74 g 및 N,N-다이메틸포름아마이드 30.3 g을 첨가한 후 120 ?에서 8 시간동안 교반하여 반응시켰다. 상기 반응 혼합물을 냉각시켜 5% 염산 용액으로 pH 6~7 정도로 중화한 후 형성된 침전을 여과하여 건조하였다.8.93 g of the compound obtained above, 20.26 g of 1-dodecan sulfate, 6.74 g of potassium hydroxide and 30.3 g of N, N-dimethylformamide were added to the flask and reacted at 120 DEG C for 8 hours with stirring. The reaction mixture was cooled, neutralized to about pH 6-7 with 5% hydrochloric acid solution, and the precipitate formed was filtered and dried.

플라스크에 상에서 얻어진 화합물 6.05 g 과 테트라하이드로퓨란 37.4 g을 첨가하여 용액을 준비하였다. 상기 용액에 수소화 붕소 나트륨 10 g 수용액을 천천히 첨가하여 24시간 동안 상온에서 교반하여 반응시켰다. 반응이 완결되면 5% 염산 용액으로 pH 7 정도로 중화한 후 에틸아세테이트로 추출 및 건조하여 화학식 1dd로 표현되는 화합물을 얻었다.6.05 g of the compound obtained on the flask and 37.4 g of tetrahydrofuran were added to prepare a solution. To the solution was slowly added an aqueous solution of 10 g of sodium borohydride and the mixture was reacted for 24 hours at room temperature with stirring. When the reaction was completed, the reaction solution was neutralized to pH 7 with 5% hydrochloric acid solution, extracted with ethyl acetate, and dried to obtain a compound represented by the formula 1dd.

[화학식 1dd][Chemical Formula 1dd]

Figure 112013058497034-pat00029

Figure 112013058497034-pat00029

합성예Synthetic example 5 5

플라스크에 12H-디벤조[b,h]플루오렌-12-온 280g, 페놀 100g, 2-메르캅토프로피오네이트 0.17g, 황산 6.11g을 넣고 톨루엔 500ml을 넣어 1시간 동안 교반하였다. 이어서, 플라스크 내부 온도를 55℃로 올리고, 12시간 동안 교반하였다. 가스크로마토그래피 (6890N, agilent technology제)로 분석하여 12H-디벤조[b,h]플루오렌-12-온이 0.1% 이하가 되었을 때, 플라스크 온도를 25℃로 낮추고, 톨루엔 300g과 물 80g을 플라스크에 투입한 뒤 pH가 7이 될 때가지 NaOH 32% 수용액을 플라스크 내부에 투입하였다. 1시간 동안 방치 후 물 층을 제거하고, 유기층만 남기고 교반하면서 80℃로 승온하였다. 플라스크 내부 온도가80℃에 도달하면, 여기에 물 80g을 넣고 교반한 뒤 물 층을 제거하였다. 그 후 유기층만 회수하고 3시간 동안 80℃ 상태에서 감압하여 톨루엔과 페놀을 제거하고, 이소프로필에테르 500g 에서 재결정하여 4,4'-(12H-디벤조[b,h]플루오렌-12,12-디일)디페놀(4,4'-(12H-dibenzo[b,h]fluorene-12,12-diyl)diphenol)을 얻었다.
280 g of 12H-dibenzo [b, h] fluorene-12-one, 100 g of phenol, 0.17 g of 2-mercaptopropionate and 6.11 g of sulfuric acid were placed and 500 ml of toluene was added thereto and stirred for 1 hour. Then, the temperature inside the flask was raised to 55 캜 and stirred for 12 hours. When the concentration of 12H-dibenzo [b, h] fluorene-12-one became 0.1% or less, the flask temperature was lowered to 25 ° C, and 300 g of toluene and 80 g of water The flask was charged with 32% aqueous NaOH solution until the pH reached 7. After standing for 1 hour, the water layer was removed, and the temperature was raised to 80 캜 while stirring with leaving only the organic layer. When the inside temperature of the flask reached 80 DEG C, 80 g of water was added thereto, stirred, and the water layer was removed. Then, only the organic layer was recovered and the pressure was reduced at 80 캜 for 3 hours to remove toluene and phenol. The residue was recrystallized from 500 g of isopropyl ether to obtain 4,4 '- (12H-dibenzo [b, h] fluorene- (12H-dibenzo [b, h] fluorene-12,12-diyl) diphenol.

합성예Synthetic example 6 6

플라스크에 12H-디벤조[b,h]플루오렌-12-온 280g, 2-나프톨 150g, 2-메르캅토프로피오네이트 0.17g, 황산 6.11g을 넣고 이어서 톨루엔 700ml을 넣어 1시간 동안 교반하였다. 이어서, 플라스크 내부 온도를 55℃로 올리고, 12시간 동안 교반하였다. 가스크로마토그래피 (6890N, agilent technology제)로 분석하여 12H-디벤조[b,h]플루오렌-12-온이 0.1% 이하가 되었을 때, 플라스크 온도를 25℃로 낮추고, 톨루엔 400g과 물 120g을 플라스크에 투입한 뒤 pH가 7이 될 때까지 NaOH 32% 수용액을 플라스크에 투입하였다. 1시간 동안 방치 후 물 층을 제거하고, 유기층만 남기고 교반하면서 80℃로 승온하였다. 플라스크 내부 온도가80℃에 도달하면, 여기에 물 120g을 넣고 교반한 뒤 물 층을 제거하였다. 그 후 유기층만 회수하고, 3시간 동안 80℃ 상태에서 감압하여 톨루엔과 2-나프톨을 제거하고, 이소프로필에테르 800g 에서 재결정하여 6,6'-(12H-디벤조[b,h]플루오렌-12,12-디일)디나프탈렌-2-올(6,6'-(12H-dibenzo[b,h]fluorene-12,12-diyl)dinaphthalen-2-ol)을 얻었다.
280 g of 12H-dibenzo [b, h] fluorene-12-one, 150 g of 2-naphthol, 0.17 g of 2-mercaptopropionate and 6.11 g of sulfuric acid were placed and then 700 ml of toluene was added thereto and stirred for 1 hour. Then, the temperature inside the flask was raised to 55 캜 and stirred for 12 hours. When the content of 12H-dibenzo [b, h] fluorene-12-one became less than 0.1% by gas chromatography (6890N, manufactured by agilent technology), the flask temperature was lowered to 25 ° C, and 400 g of toluene and 120 g of water The flask was charged with 32% aqueous NaOH solution until the pH reached 7. After standing for 1 hour, the water layer was removed, and the temperature was raised to 80 캜 while stirring with leaving only the organic layer. When the inside temperature of the flask reached 80 캜, 120 g of water was added thereto, stirred, and the water layer was removed. Then, only the organic layer was recovered and the pressure was reduced at 80 캜 for 3 hours to remove toluene and 2-naphthol, and recrystallized from 800 g of isopropyl ether to obtain 6,6 '- (12H-dibenzo [b, h] fluorene- 12,12-diyl) dinaphthalen-2-ol (6,6 '- (12H-dibenzo [b, h] fluorene-12,12-diyl) dinaphthalen-2-ol.

비교합성예Comparative Synthetic Example 1 One

기계교반기, 냉각관 및 질소가스 도입관을 구비한 500ml의 4구 플라스크에 질소가스를 유입하면서 1-히드록시피렌 109.2g과 파라포름알데히드 18.2g을 308g의 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(Propyleneglycolmonomethyletheracetate, PGMEA)에 넣어 잘 저어주었다. 15분 후에 피리디늄 p-톨루엔 술포네이트(pyridinium p-toluene sulfonate) 4.76g을 천천히 투입한 다음, 100℃에서 12시간 동안 반응을 실시하였다. 반응 종료 후 물을 사용하여 산을 제거한 후에 증발기로 농축하였다. 이어서 메탄올을 사용하여 희석하고 15 중량% 농도의 용액으로 조정하였다. 상기 용액을 1l분액 깔대기에 넣고, 여기에 n-헵탄을 첨가하여 모노머를 함유하는 저분자량체를 제거하여 화학식 3으로 표현되는 화합물을 얻었다.In a 500 ml four-necked flask equipped with a mechanical stirrer, a cooling tube and a nitrogen gas inlet tube, while introducing nitrogen gas, 109.2 g of 1-hydroxypyrrole and 18.2 g of paraformaldehyde were added to 308 g of propyleneglycolmonomethyletheracetate (PGMEA ) And stir well. After 15 minutes, 4.76 g of pyridinium p-toluene sulfonate was slowly added and the reaction was carried out at 100 ° C for 12 hours. After completion of the reaction, the acid was removed using water and then concentrated using an evaporator. Then diluted with methanol and adjusted to a concentration of 15% by weight. The solution was poured into a 1-liter separatory funnel, and n-heptane was added thereto to remove low-molecular weight compounds containing monomers to obtain a compound represented by Formula (3).

[화학식 3](3)

Figure 112013058497034-pat00030
Figure 112013058497034-pat00030

(n=8.0)(n = 8.0)

상기 중합체의 중량평균분자량(Mw)은 2,100, 분산도(polydispersity)는 1.22 이었다.
The polymer had a weight average molecular weight (Mw) of 2,100 and a polydispersity of 1.22.

비교합성예Comparative Synthetic Example 2 2

플라스크에 코로넨 50.0g(0.166 mol), 벤조일클로라이드 46.8g(0.333 mol) 및 1,2-다이클로로에탄 330g을 첨가하여 용액을 준비하였다. 이어서, 상기 용액에 용액에 알루미늄 클로라이드 44.4g(0.333 mol)를 상온에서 천천히 첨가한 후 60 ℃로 승온하여 8 시간 동안 교반하였다. 반응이 완결되면 상기 용액에 메탄올을 첨가하여 형성된 침전을 여과하여 건조하였다. To the flask, a solution was prepared by adding 50.0 g (0.166 mol) of coronene, 46.8 g (0.333 mol) of benzoyl chloride and 330 g of 1,2-dichloroethane. Subsequently, 44.4 g (0.333 mol) of aluminum chloride was added slowly to the solution at room temperature, and the temperature was raised to 60 ° C and the mixture was stirred for 8 hours. When the reaction was completed, methanol was added to the solution, and the resulting precipitate was filtered and dried.

이어서 플라스크에 상기에서 얻어진 화합물 25.0g(0.0492 mol)과 테트라하이드로퓨란 174 g을 첨가하였다. 이어서 상기 용액에 수소화 붕소나트륨 수용액 18.6g(0.492 mol)을 천천히 첨가하여 24시간 동안 상온에서 교반하였다. 반응이 완결되면 5% 염화수소 용액으로 pH 7 정도로 중화한 후 에틸 아세테이트로 추출 및 건조하여 하기 화학식 4로 표현되는 화합물을 얻었다.Then 25.0 g (0.0492 mol) of the compound obtained above and 174 g of tetrahydrofuran were added to the flask. 18.6 g (0.492 mol) of sodium borohydride aqueous solution was slowly added to the solution, followed by stirring at room temperature for 24 hours. After the reaction was completed, the reaction solution was neutralized to about pH 7 with a 5% hydrogen chloride solution, extracted with ethyl acetate, and dried to obtain a compound represented by Formula 4 below.

[화학식 4][Chemical Formula 4]

Figure 112013058497034-pat00031

Figure 112013058497034-pat00031

하드마스크Hard mask 조성물의 제조 Preparation of composition

실시예Example 1 One

합성예 2에서 얻어진 화합물 90 중량%와 하기 화학식 2aa로 표현되는 4,4'-(9-플루오레닐리덴)디페놀 (4,4'-(9-Fluorenylidene)diphenol) (Aldrich 제) 10 중량%을 프로필렌글리콜 모노메틸에테르 아세테이트 (Propylene Glycol Monomethyl Ether Acetate, PGMEA)와 사이클로헥사논(cyclohexanone) (7:3 (v/v))의 혼합 용액에 녹인 후 여과하여 하드마스크 조성물을 제조하였다. 목적하고자 하는 두께에 따라 상기 2종 모노머의 총 함량은 상기 하드마스크 조성물의 총 중량에 대하여 13.0 중량%로 조절하였다. 90 weight% of the compound obtained in Synthesis Example 2 and 10 weight% of 4,4 '- (9-Fluorenylidene) diphenol (manufactured by Aldrich) represented by the following Formula 2aa % Was dissolved in a mixed solution of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) and cyclohexanone (7: 3 (v / v)) and filtered to prepare a hard mask composition. The total content of the two kinds of monomers was adjusted to 13.0% by weight based on the total weight of the hard mask composition, depending on the desired thickness.

[화학식 2aa][Formula 2aa]

Figure 112013058497034-pat00032

Figure 112013058497034-pat00032

실시예Example 2 2

화학식 2aa로 표현되는 4,4'-(9-플루오레닐리덴)디페놀 (4,4'-(9-Fluorenylidene)diphenol) (Aldrich 제) 화합물 대신 하기 화학식 2bb로 표현되는 4,4'-(1,3-아다만타네딜)디페놀 (4,4'-(1,3-Adamantanediyl)diphenol) (Aldrich 제)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하여 하드마스크 조성물을 제조하였다. (4,4'- (9-Fluorenylidene) diphenol) (manufactured by Aldrich) represented by the general formula (2aa) instead of 4,4'- A hard mask composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that (1,3-adamantanediyl) diphenol (4,4 '- (1,3-Adamantanediyl) diphenol) .

[화학식 2bb](2bb)

Figure 112013058497034-pat00033
Figure 112013058497034-pat00033

실시예Example 3 3

화학식 2aa로 표현되는 4,4'-(9-플루오레닐리덴)디페놀 (4,4'-(9-Fluorenylidene)diphenol) (Aldrich 제) 화합물 대신 하기 화학식 2cc로 표현되는 합성예 5에서 얻어진 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하여 하드마스크 조성물을 제조하였다. (4,4 '- (9-Fluorenylidene) diphenol) (manufactured by Aldrich) represented by the formula (2aa) instead of the compound represented by the formula Hardmask composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that the compound was used.

[화학식 2cc][Formula 2cc]

Figure 112013058497034-pat00034

Figure 112013058497034-pat00034

실시예Example 4 4

화학식 2aa로 표현되는 4,4'-(9-플루오레닐리덴)디페놀 (4,4'-(9-Fluorenylidene)diphenol) (Aldrich 제) 화합물 대신 하기 화학식 2dd로 표현되는 9,9-비스(6-히드록시-2-나프틸)플루오렌 (9,9-Bis(6-hydroxy-2-naphthyl)fluorine) (Aldrich 제)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하여 하드마스크 조성물을 제조하였다. (9,4-bis (4-fluorenylidene) diphenol) represented by the following formula (2dd) instead of 4,4 '- Except that 9,9-bis (6-hydroxy-2-naphthyl) fluorine (manufactured by Aldrich) was used instead of 9,9-bis (6-hydroxy-2-naphthyl) fluorene .

[화학식 2dd][Chemical Formula 2dd]

Figure 112013058497034-pat00035

Figure 112013058497034-pat00035

실시예Example 5 5

화학식 2aa로 표현되는 4,4'-(9-플루오레닐리덴)디페놀 (4,4'-(9-Fluorenylidene)diphenol) (Aldrich 제) 화합물 대신 하기 화학식 2ee로 표현되는 합성예 6에서 얻어진 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하여 하드마스크 조성물을 제조하였다.(9) was obtained in the same manner as in Synthesis Example 6, except that 4,4 '- (9-fluorenylidene) diphenol (manufactured by Aldrich) Hardmask composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that the compound was used.

[화학식 2ee]≪ EMI ID =

Figure 112013058497034-pat00036

Figure 112013058497034-pat00036

실시예Example 6 6

합성예2에서 얻어진 화합물 대신 합성예 1에서 얻어진 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하여 하드마스크 조성물을 제조하였다.
A hard mask composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that the compound obtained in Synthesis Example 1 was used instead of the compound obtained in Synthesis Example 2.

실시예Example 7 7

합성예2에서 얻어진 화합물 대신 합성예 3에서 얻어진 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하여 하드마스크 조성물을 제조하였다.
A hard mask composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that the compound obtained in Synthesis Example 3 was used in place of the compound obtained in Synthesis Example 2.

실시예Example 8 8

합성예2에서 얻어진 화합물 대신 합성예 4에서 얻어진 화합물을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 하여 하드마스크 조성물을 제조하였다.
A hard mask composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that the compound obtained in Synthesis Example 4 was used instead of the compound obtained in Synthesis Example 2.

비교예Comparative Example 1 One

비교합성예 1에서 얻은 화합물을 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(propylene glycol monomethyl ether acetate, PGMEA)와 사이클로헥사논(cyclohexanone)(7:3(v/v))의 혼합 용매에 녹여 용액을 준비하였다. 이어서 상기 용액을 여과하여 하드마스크 조성물을 제조하였다. 목적하고자 하는 두께에 따라 상기 화합물의 ?t량을 조절하였다.
The compound obtained in Comparative Synthesis Example 1 was dissolved in a mixed solvent of propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) and cyclohexanone (7: 3 (v / v)) to prepare a solution. The solution was then filtered to produce a hard mask composition. The amount of the compound was adjusted according to the desired thickness.

비교예Comparative Example 2  2

비교합성예 1에서 얻은 화합물 대신 비교합성예 2에서 얻은 화합물을 사용한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 하드마스크 조성물을 제조하였다.
A hard mask composition was prepared in the same manner as in Comparative Example 1, except that the compound obtained in Comparative Synthesis Example 2 was used in place of the compound obtained in Comparative Synthesis Example 1.

비교예Comparative Example 3  3

비교합성예 1에서 얻은 화합물 대신 화학식 2aa로 표현되는 4,4'-(9-플루오레닐리덴)디페놀 (4,4'-(9-Fluorenylidene)diphenol) (Aldrich 제) 화합물을 사용한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일한 방법으로 하드마스크 조성물을 제조하였다.
Except that 4,4 '- (9-fluorenylidene) diphenol (manufactured by Aldrich) represented by Formula 2aa was used instead of the compound obtained in Comparative Synthesis Example 1 The hard mask composition was prepared in the same manner as in Comparative Example 1.

평가evaluation

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

실시예 1 내지 8과 비교예 1에 따른 하드마스크 조성물(모노머 함량: 전체 조성물 대비 13 중량%)을 패턴이 형성된 실리콘웨이퍼 위에 스핀-코팅하고 핫플레이트 위에서 350 ℃에서 120 초 동안 열처리한 후, 전계방출 전자주사현미경(FE-SEM) 장비를 이용하여 갭-필 특성 및 평탄화 특성을 관찰하였다.The hard mask composition (monomer content: 13 wt% based on the total composition) according to Examples 1 to 8 and Comparative Example 1 was spin-coated on a patterned silicon wafer and heat-treated on a hot plate at 350 DEG C for 120 seconds, Gap-fill and planarization characteristics were observed using an emission scanning microscope (FE-SEM) equipment.

갭-필 특성은 패턴 단면을 FE-SEM으로 관찰하여 보이드(void) 발생 유무로 판별하였고, 평탄화 특성은 FE-SEM 으로 관찰된 패턴 단면의 이미지로부터 하드마스크 층의 두께를 측정하여 하기 계산식 1로 수치화하였다.  평탄화 특성은 h1 및 h2의 차이가 크기 않을수록 우수한 것이므로 그 수치가 작을수록 평탄화 특성이 우수한 것이다.The gap-fill characteristics were determined by observing the pattern section with an FE-SEM to determine whether a void was generated, and the planarization characteristic was measured by measuring the thickness of the hard mask layer from the image of the pattern section observed with the FE-SEM, Respectively. The planarization property is better as the difference between h 1 and h 2 is smaller, and therefore, the smaller the value, the better the planarization characteristic.

[계산식 1][Equation 1]

Figure 112013058497034-pat00037
Figure 112013058497034-pat00037

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

  평탄화 특성Planarization characteristics 갭-필 특성Gap-fill characteristic 실시예 1Example 1 8% 이하8% or less void 없음void None 실시예 2Example 2 8% 이하8% or less void 없음void None 실시예 3Example 3 8% 이하8% or less void 없음void None 실시예 4Example 4 8% 이하8% or less void 없음void None 실시예 5Example 5 8% 이하8% or less void 없음void None 실시예 6Example 6 8% 이하8% or less void 없음void None 실시예 7Example 7 8% 이하8% or less void 없음void None 실시예 8Example 8 8% 이하8% or less void 없음void None 비교예 1Comparative Example 1 25%25% void 발생void occurrence

표 1을 참고하면, 실시예 1 내지 실시예 8에 따른 하드마스크 조성물을 사용한 경우 비교예 1에 따른 하드마스크 조성물을 사용한 경우와 비교하여 평탄화 정도가 우수하고 보이드 또한 관찰되지 않아 우수한 갭-필 특성을 나타내는 것을 알 수 있다.
Referring to Table 1, when the hard mask composition according to Examples 1 to 8 was used, the degree of planarization was excellent and the void was not observed as compared with the case of using the hard mask composition according to Comparative Example 1, . ≪ / RTI >

평가 2: Evaluation 2: 내식각성Awareness of corrosion

실리콘 웨이퍼 위에 실시예 1 내지 8과 비교예 1, 3에 따른 하드마스크 조성물(모노머 함량: 전체 조성물 대비 13.0중량%)을 스핀-온 코팅 방법으로 도포한 후, 핫플레이트 위에서 350℃로 120초 동안 열처리하여 박막을 형성하였다. 이어서 상기 박막의 두께를 측정하였다. 이어서 상기 박막에 N2/O2 혼합 가스(50mT/ 300W/ 10 O2/ 50 N2)를 사용하여 각각 60초 동안 건식 식각을 진행한 후 다시 박막의 두께를 측정하였다. 건식 식각 전후의 박막 두께와 건식 시간으로부터 하기 계산식 2에 의해 식각율(bulk etch rate, BER)을 계산하였다. The hard mask composition (monomer content: 13.0 wt% based on the total composition) according to Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 and 3 was applied on a silicon wafer by a spin-on coating method, The thin film was formed by heat treatment. The thickness of the thin film was then measured. Was then proceeding to dry etching for 60 seconds each using N 2 / O 2 mixed gas (50mT / 300W / 10 O 2 /50 N 2) to the thin film was further measured the thickness of the thin film. The bulk etch rate (BER) was calculated from the thin film thickness before and after the dry etching and the dry time using the following equation (2).

[계산식 2][Equation 2]

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

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

N2/O2 식각율 (Å/sec)N 2 / O 2 The etching rate (Å / sec) CFx 식각율 (Å/sec)CF x The etching rate (Å / sec) 실시예 1Example 1 23.423.4 27.527.5 실시예 2Example 2 23.723.7 27.927.9 실시예 3Example 3 23.123.1 27.427.4 실시예 4Example 4 23.123.1 27.527.5 실시예 5Example 5 23.123.1 27.927.9 실시예 6Example 6 22.922.9 25.025.0 실시예 7Example 7 24.124.1 28.428.4 실시예 8Example 8 24.324.3 28.328.3 비교예 1Comparative Example 1 26.226.2 30.930.9 비교예 3Comparative Example 3 48.848.8 56.156.1

표 2을 참고하면, 실시예 1 내지 8에 따른 하드마스크 조성물로부터 형성된 박막은 비교예 1 및 3에 따른 하드마스크 조성물로부터 형성된 박막과 비교하여 식각율이 낮은 것을 알 수 있다.
Referring to Table 2, it can be seen that the thin film formed from the hard mask composition according to Examples 1 to 8 has a lower etching rate than the thin film formed from the hard mask composition according to Comparative Examples 1 and 3.

평가 3: 광학 특성Evaluation 3: Optical characteristics

실리콘웨이퍼 위에 실시예 1 내지 실시예 5와 비교예 2에 따른 하드마스크 조성물(모노머 함량: 전체 조성물 대비 5.0중량%)을 스핀-온 코팅 방법으로 도포한 후 350℃에서 120초간 베이크 하여 약 800Å 두께의 하드마스크 층을 형성하였다.The hard mask composition (monomer content: 5.0% by weight based on the total composition) according to Examples 1 to 5 and Comparative Example 2 was coated on a silicon wafer by spin-on coating method and baked at 350 캜 for 120 seconds to form a film having a thickness of about 800 Å Of the hard mask layer.

상기 하드마스크 층의 굴절률(refractive index, n) 및 흡광 계수(extinction coefficient, k)를 측정하였다.   굴절률 및 흡광 계수는193nm 내지 633nm 파장의 광을 조사하면서 Ellipsometer(J.A.Woollam 사 제조)를 사용하여 측정하였다.The refractive index (n) and the extinction coefficient (k) of the hard mask layer were measured. The refractive index and the extinction coefficient were measured using an Ellipsometer (manufactured by J.A. Woollam) while irradiating light having a wavelength of 193 nm to 633 nm.

광학 특성(193nm)Optical properties (193 nm) 광학 특성(633nm)Optical properties (633 nm) 굴절률(n)Refractive index (n) 흡광계수(k)Absorption coefficient (k) 굴절률(n)Refractive index (n) 흡광계수(k)Absorption coefficient (k) 실시예 1Example 1 1.4311.431 0.4330.433 1.8211.821 0.0480.048 실시예 2Example 2 1.4271.427 0.4110.411 1.8131.813 0.0450.045 실시예 3Example 3 1.4411.441 0.4810.481 1.8321.832 0.0520.052 실시예 4Example 4 1.4331.433 0.4760.476 1.8161.816 0.0500.050 실시예 5Example 5 1.4281.428 0.4980.498 1.8221.822 0.0560.056 비교예 2Comparative Example 2 1.4951.495 0.7550.755 1.9461.946 0.1080.108

표 3를 참고하면, 실시예 1 내지 실시예 5에 따른 하드마스크 조성물로 형성된 하드마스크 박막은 비교예 2에 따른 하드마스크 조성물로 형성된 하드마스크 박막과 비교하여 하드마스크 및 반사방지막으로 사용 가능한 굴절률(n) 및 흡광계수(k)를 가짐을 알 수 있다.Referring to Table 3, the hard mask thin film formed from the hard mask composition according to Examples 1 to 5 has a refractive index (refractive index) that can be used as a hard mask and an antireflection film as compared with the hard mask thin film formed with the hard mask composition according to Comparative Example 2 n) and an extinction coefficient (k).

실시예 1 내지 실시예 5에 따른 하드마스크 조성물로 형성된 하드마스크 박막은 193nm와 같은 낮은 파장의 광원을 이용한 패턴 공정에서도 하드마스크층으로 적용 가능함을 알 수 있으며, 633nm에서의 흡광계수(k)가 0.1 이하의 낮은 값을 가지므로 약 10,000Å내지 50,000Å 정도의 두꺼운 하드마스크 용으로도 적용 가능함을 알 수 있다.
It can be seen that the hard mask thin film formed from the hard mask composition according to Examples 1 to 5 is applicable as a hard mask layer even in a pattern process using a light source with a low wavelength such as 193 nm and has an extinction coefficient k at 633 nm 0.1 or less, it can be applied to a thick hard mask having a thickness of about 10,000 to 50,000 angstroms.

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.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, And falls within the scope of the invention.

Claims (16)

하기 화학식 1로 표현되는 모노머,
하기 화학식 2로 표현되는 모노머, 그리고
용매
를 포함하는 하드마스크 조성물:
[화학식 1]
Figure 112016055542653-pat00038

상기 화학식 1에서,
A, A′ 및 A″는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 지방족 고리기 또는 방향족 고리기이고,
X 및 X′는 각각 독립적으로 히드록시기, 티오닐기, 티올기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기 또는 이들의 조합이고,
L 및 L′은 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬렌기 또는 이들의 조합이고,
m 및 n은 각각 독립적으로 0 이상인 정수이며, 1≤m+n≤(A가 가질 수 있는 최대 치환기 수)를 만족한다:
단, A, A′ 및 A″가 모두 방향족 고리기인 경우, A′ 및 A″은 각각 독립적으로 그 중의 적어도 하나의 수소 원자가 티오닐기, 티올기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 아미노기 및 할로겐 원자 중에서 선택된 어느 하나에 의해 치환된 것이다:
[화학식 2]
Figure 112016055542653-pat00039

상기 화학식 2에서,
B는 치환 또는 비치환된 지방족 고리기 또는 방향족 고리기이고,
Y는 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 지방족 고리기, 치환 또는 비치환된 다중고리 알킬기, 치환 또는 비치환된 방향족 고리기 또는 이들의 조합이고,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소 원자, 글리시딜기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C6 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C6 아실기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C6 아세탈기 또는 이들의 조합이다.
A monomer represented by the following general formula (1)
A monomer represented by the following formula (2), and
menstruum
A hard mask composition comprising:
[Chemical Formula 1]
Figure 112016055542653-pat00038

In Formula 1,
A, A 'and A "are each independently a substituted or unsubstituted aliphatic cyclic group or aromatic cyclic group,
X and X 'are each independently a hydroxyl group, thionyl group, thiol group, cyano group, substituted or unsubstituted amino group, halogen atom, halogen-containing group, substituted or unsubstituted C1 to C30 alkoxy group,
L and L 'are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C6 alkylene group or a combination thereof,
m and n are each independently an integer of 0 or more and satisfy 1? m + n? (the maximum number of substituents A can have)
Provided that when A, A 'and A " are both aromatic ring groups, A' and A " are each independently at least one hydrogen atom thereof is a thionyl group, a thiol group, a cyano group, a substituted or unsubstituted amino group, ≪ / RTI > atoms: < RTI ID = 0.0 >
(2)
Figure 112016055542653-pat00039

In Formula 2,
B is a substituted or unsubstituted aliphatic cyclic group or aromatic cyclic group,
Y is a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkylene group, a substituted or unsubstituted aliphatic cyclic group, a substituted or unsubstituted multichannel alkyl group, a substituted or unsubstituted aromatic cyclic group, or a combination thereof,
R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, a glycidyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C10 aryl group, a substituted or unsubstituted C2 to C6 alkenyl group, An unsubstituted C2 to C6 acyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C6 acetal group or a combination thereof.
제1항에서,
상기 A, A′, A″ 및 B는 각각 독립적으로 하기 그룹 1에 나열된 기 중에서 선택된 치환 또는 비치환된 고리기인 하드마스크 조성물:
[그룹 1]
Figure 112013058497034-pat00040

상기 그룹 1에서,
Z1 및 Z2는 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐렌기, C=O, NRa, 산소(O), 황(S) 또는 이들의 조합이고, 여기서 Ra는 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자 또는 이들의 조합이고,
Z3 내지 Z17은 각각 독립적으로 C=O, NRa, 산소(O), 황(S), CRbRc 또는 이들의 조합이고, 여기서 Ra 내지 Rc는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이다.
The method of claim 1,
Wherein A, A ', A " and B are each independently a substituted or unsubstituted ring group selected from the groups listed in the following group 1:
[Group 1]
Figure 112013058497034-pat00040

In the group 1,
Z 1 and Z 2 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylene group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 arylene group, Substituted or unsubstituted C2 to C20 alkenylene groups, substituted or unsubstituted C2 to C20 alkynylene groups, C═O, NR a , oxygen (O), sulfur (S), or a substituted or unsubstituted C2 to C20 heteroarylene group, , Wherein R a is hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a halogen atom or a combination thereof,
Z 3 to Z 17 each independently represent C = O, NR a , oxygen (O), sulfur (S), CR b R c Or a combination thereof, wherein R a to R c are each independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a halogen atom, a halogen-containing group, or a combination thereof.
제2항에서,
상기 A, A′ 및 A″ 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 다환 방향족 기인 하드마스크 조성물.
3. The method of claim 2,
Wherein at least one of A, A 'and A " is a substituted or unsubstituted polycyclic aromatic group.
제1항에서,
상기 A, A′ 및 A″ 중 적어도 하나는 히드록시기, 티오닐기, 티올기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 할로겐 원자, 할로겐 함유기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기 또는 이들의 조합을 적어도 하나 포함하는 것인 하드마스크 조성물.
The method of claim 1,
At least one of A, A 'and A "is a hydroxyl group, thionyl group, thiol group, cyano group, substituted or unsubstituted amino group, halogen atom, halogen-containing group, substituted or unsubstituted C1 to C30 alkoxy group Of at least one of < RTI ID = 0.0 > a < / RTI >
제1항에서,
상기 화학식 2로 표현되는 모노머는 하기 화학식 2-1또는 2-2로 표현되는 하드마스크 조성물:
[화학식 2-1]
Figure 112013058497034-pat00041

[화학식 2-2]
Figure 112013058497034-pat00042

상기 화학식 2-1 및 2-2에서,
Y는 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 지방족 고리기, 치환 또는 비치환된 다중고리 알킬기, 치환 또는 비치환된 방향족 고리기 또는 이들의 조합이고,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소 원자, 글리시딜기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10 아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C6 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C6 아실기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C6 아세탈기 또는 이들의 조합이다.
The method of claim 1,
The monomer represented by Formula 2 is represented by Formula 2-1 or 2-2.
[Formula 2-1]
Figure 112013058497034-pat00041

[Formula 2-2]
Figure 112013058497034-pat00042

In the above Formulas (2-1) and (2-2)
Y is a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkylene group, a substituted or unsubstituted aliphatic cyclic group, a substituted or unsubstituted multichannel alkyl group, a substituted or unsubstituted aromatic cyclic group, or a combination thereof,
R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, a glycidyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C10 aryl group, a substituted or unsubstituted C2 to C6 alkenyl group, An unsubstituted C2 to C6 acyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C6 acetal group or a combination thereof.
제1항에서,
상기 화학식 2로 표현되는 모노머는 하기 화학식 2a내지 2e 중 어느 하나로 표현되는 하드마스크 조성물:
[화학식 2a]
Figure 112013058497034-pat00043

[화학식 2b]
Figure 112013058497034-pat00044

[화학식 2c]
Figure 112013058497034-pat00045

[화학식 2d]
Figure 112013058497034-pat00046

[화학식 2e]
Figure 112013058497034-pat00047
The method of claim 1,
Wherein the monomer represented by the formula (2) is represented by any one of the following formulas (2a) to (2e):
(2a)
Figure 112013058497034-pat00043

(2b)
Figure 112013058497034-pat00044

[Chemical Formula 2c]
Figure 112013058497034-pat00045

(2d)
Figure 112013058497034-pat00046

[Formula 2e]
Figure 112013058497034-pat00047
제1항에서,
상기 화학식 2로 표현되는 모노머는 상기 화학식 1로 표현되는 모노머 대비 5중량% 내지 50중량%로 포함되어 있는 하드마스크 조성물.
The method of claim 1,
Wherein the monomer represented by Formula 2 is contained in an amount of 5 to 50 wt% based on the monomer represented by Formula 1. [
제1항에서,
상기 화학식 1및 2로 표현되는 모노머는 각각 독립적으로 150 내지 6,000의 분자량을 가지는 것인 하드마스크 조성물.
The method of claim 1,
Wherein the monomers represented by Formulas 1 and 2 each independently have a molecular weight of 150 to 6,000.
제1항에서,
상기 용매는 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트(PGMEA), 프로필렌글리콜 모노메틸에테르(PGME), 사이클로헥사논 및 에틸락테이트에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 하드마스크 조성물.
The method of claim 1,
Wherein the solvent comprises at least one selected from propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), propylene glycol monomethyl ether (PGME), cyclohexanone and ethyl lactate.
제1항에서,
상기 화학식 1및 2로 표현되는 모노머의 총 함량은 상기 용매 100 중량%에 대하여 0.1 중량% 내지 50 중량%로 포함되어 있는 하드마스크 조성물.
The method of claim 1,
Wherein the total amount of the monomers represented by the formulas (1) and (2) is 0.1 wt% to 50 wt% with respect to 100 wt% of the solvent.
기판 위에 재료 층을 제공하는 단계,
상기 재료 층 위에 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 하드마스크 조성물을 적용하는 단계,
상기 하드마스크 조성물을 열처리하여 하드마스크 층을 형성하는 단계,
상기 하드마스크 층 위에 실리콘 함유 박막층을 형성하는 단계,
상기 실리콘 함유 박막층 위에 포토레지스트 층을 형성하는 단계,
상기 포토레지스트 층을 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계
상기 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 실리콘 함유 박막층 및 상기 하드마스크 층을 선택적으로 제거하고 상기 재료 층의 일부를 노출하는 단계, 그리고
상기 재료 층의 노출된 부분을 식각하는 단계
를 포함하는 패턴 형성 방법.
Providing a layer of material over the substrate,
Applying a hard mask composition according to any one of claims 1 to 10 on the material layer,
Heat treating the hard mask composition to form a hard mask layer,
Forming a silicon-containing thin film layer on the hard mask layer,
Forming a photoresist layer on the silicon-containing thin film layer,
Exposing and developing the photoresist layer to form a photoresist pattern
Selectively removing the silicon-containing thin film layer and the hard mask layer using the photoresist pattern and exposing a portion of the material layer, and
Etching the exposed portion of the material layer
≪ / RTI >
제11항에서,
상기 하드마스크 조성물을 적용하는 단계는 스핀-온 코팅 방법으로 수행하는 패턴 형성 방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the step of applying the hard mask composition is performed by a spin-on coating method.
제11항에서,
상기 하드마스크 층을 형성하는 단계는 100℃ 내지 500℃에서 열처리하는 패턴 형성 방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the forming of the hard mask layer is performed at a temperature of 100 ° C to 500 ° C.
제11항에서,
상기 실리콘 함유 박막층 위에 바닥 반사방지 층(BARC)을 형성하는 단계를 더 포함하는 패턴 형성 방법.
12. The method of claim 11,
And forming a bottom anti-reflective layer (BARC) on the silicon-containing thin film layer.
제14항에서,
상기 실리콘 함유 박막층은 산화질화규소(SiON)를 함유하는 것인 패턴 형성 방법.
The method of claim 14,
Wherein the silicon-containing thin film layer contains silicon oxynitride (SiON).
제11항에 따른 패턴 형성 방법으로 형성된 복수의 패턴을 포함하는 반도체 집적회로 디바이스.A semiconductor integrated circuit device comprising a plurality of patterns formed by the pattern forming method according to claim 11.
KR1020130075886A 2013-06-28 2013-06-28 Hardmask composition, method of forming patterns using the hardmask composition and semiconductor integrated circuit device including the patterns including the patterns KR101684977B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130075886A KR101684977B1 (en) 2013-06-28 2013-06-28 Hardmask composition, method of forming patterns using the hardmask composition and semiconductor integrated circuit device including the patterns including the patterns

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130075886A KR101684977B1 (en) 2013-06-28 2013-06-28 Hardmask composition, method of forming patterns using the hardmask composition and semiconductor integrated circuit device including the patterns including the patterns

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150003034A KR20150003034A (en) 2015-01-08
KR101684977B1 true KR101684977B1 (en) 2016-12-09

Family

ID=52476010

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130075886A KR101684977B1 (en) 2013-06-28 2013-06-28 Hardmask composition, method of forming patterns using the hardmask composition and semiconductor integrated circuit device including the patterns including the patterns

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101684977B1 (en)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101688605B1 (en) * 2015-01-12 2017-01-02 최상준 New aromatic ring copolymers and hardmask compositions with anti-reflective property
KR20170036402A (en) 2015-09-24 2017-04-03 이근수 Polymer having enhanced thermal resistance property, manufacturing process of the polymer and application thereof
WO2017115978A1 (en) * 2015-12-29 2017-07-06 삼성에스디아이 주식회사 Organic film composition and pattern forming method
KR102452808B1 (en) * 2016-06-16 2022-10-07 동우 화인켐 주식회사 Composition for hard mask
CN114085131B (en) * 2020-08-24 2024-05-07 北京国芯微电科技有限公司 Monomer for hard mask composition, application thereof and method for forming pattern
CN116554444B (en) * 2023-06-15 2024-03-29 嘉庚创新实验室 Polymer for lithographic medium composition and lithographic medium composition

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010122656A (en) * 2008-10-20 2010-06-03 Shin-Etsu Chemical Co Ltd Method for forming resist underlayer film, patterning process using the same, and resist underlayer film material
JP2013083833A (en) 2011-10-11 2013-05-09 Shin Etsu Chem Co Ltd Material for forming resist underlay film and method for forming pattern

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5068831B2 (en) * 2010-02-05 2012-11-07 信越化学工業株式会社 Resist underlayer film material, resist underlayer film forming method, pattern forming method
KR101432605B1 (en) * 2010-12-16 2014-08-21 제일모직주식회사 Hardmask composition and method of forming patterns and semiconductor integrated circuit device including the patterns

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010122656A (en) * 2008-10-20 2010-06-03 Shin-Etsu Chemical Co Ltd Method for forming resist underlayer film, patterning process using the same, and resist underlayer film material
JP2013083833A (en) 2011-10-11 2013-05-09 Shin Etsu Chem Co Ltd Material for forming resist underlay film and method for forming pattern

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150003034A (en) 2015-01-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101754901B1 (en) Hardmask composition and method of forming patterns using the hardmask composition
KR101566533B1 (en) Hardmask composition and method of forming patterns using the hardmask composition
KR20150079199A (en) Hardmask composition, method of forming patterns using the hardmask composition and semiconductor integrated circuit device including the patterns
KR101829750B1 (en) Polymer, organic layer composition, and method of forming patterns
KR101684977B1 (en) Hardmask composition, method of forming patterns using the hardmask composition and semiconductor integrated circuit device including the patterns including the patterns
KR101556275B1 (en) Monomer for hardmask composition and hardmask composition including the monomer and method of forming patterns using the hardmask composition
KR101413071B1 (en) Monomer for hardmask composition and hardmask composition including the monomer and method of forming patterns using the hardmask composition
KR101684978B1 (en) Hardmask composition, method of forming patterns using the hardmask composition and semiconductor integrated circuit device including the patterns including the patterns
KR20140127691A (en) Resist underlayer composition, method of forming patterns and semiconductor integrated circuit device including the patterns
KR20160008927A (en) Hardmask composition and method of forming patterns using the hardmask composition
KR20140123368A (en) Resist underlayer composition, method of forming patterns and semiconductor integrated circuit device including the patterns
KR20140083621A (en) Monomer for hardmask composition and hardmask composition including the monomer and method of forming patterns using the hardmask composition
KR101698510B1 (en) Monomer for hardmask composition and hardmask composition including the monomer and method of forming patterns using the hardmask composition
KR101666484B1 (en) Monomer for hardmask composition and hardmask composition including the monomer and method of forming patterns using the hardmask composition
KR101944076B1 (en) Organic layer composition, and method of forming patterns
KR101804257B1 (en) Polymer, organic layer composition, organic layer, and method of forming patterns
KR20140136767A (en) Resist underlayer composition, method of forming patterns and semiconductor integrated circuit device including the patterns
KR101804258B1 (en) Polymer, organic layer composition, organic layer, and method of forming patterns
KR101696197B1 (en) Hardmask composition, method of forming patterns using the hardmask composition and semiconductor integrated circuit device including the patterns including the patterns
KR101705756B1 (en) Monomer for hardmask composition and hardmask composition including the monomer and method of forming patterns using the hardmask composition
KR101693612B1 (en) Monomer for hardmask composition and hardmask composition including the monomer and method of forming patterns using the hardmask composition
KR20180054300A (en) Polymer, organic layer composition, organic layer, and method of forming patterns
KR101590810B1 (en) Monomer for hardmask composition and hardmask composition including the monomer and method of forming patterns using the hardmask composition
KR101757809B1 (en) Monomer for hardmask composition and hardmask composition including the monomer and method of forming patterns using the hardmask composition
KR101747230B1 (en) Monomer for hardmask composition and hardmask composition including the monomer and method of forming patterns using the hardmask composition

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191203

Year of fee payment: 4