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WO2025053656A1 - Polymer composition for manufacturing hard mask and method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Polymer composition for manufacturing hard mask and method for manufacturing semiconductor device Download PDF

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Publication number
WO2025053656A1
WO2025053656A1 PCT/KR2024/013455 KR2024013455W WO2025053656A1 WO 2025053656 A1 WO2025053656 A1 WO 2025053656A1 KR 2024013455 W KR2024013455 W KR 2024013455W WO 2025053656 A1 WO2025053656 A1 WO 2025053656A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
chemical formula
hard mask
manufacturing
group
polymer composition
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
PCT/KR2024/013455
Other languages
French (fr)
Korean (ko)
Inventor
김진곤
김효열
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SK Materials Performance Co Ltd
Original Assignee
SK Materials Performance Co Ltd
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 SK Materials Performance Co Ltd filed Critical SK Materials Performance Co Ltd
Publication of WO2025053656A1 publication Critical patent/WO2025053656A1/en
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L65/00Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • 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
    • 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

Definitions

  • the present invention provides a polymer composition for manufacturing a hard mask and a method for manufacturing a semiconductor device using the same.
  • a hard mask pattern is formed on an underlying layer (e.g., a silicon film, an insulating film, or a conductive film), and then the underlying layer is etched using the hard mask pattern as a mask to form a desired pattern.
  • an underlying layer e.g., a silicon film, an insulating film, or a conductive film
  • the hard mask pattern may be a photoresist pattern formed through a photolithography process including an exposure and development process, or may be formed by etching a hard mask film formed on a substrate using the above-described photoresist pattern as a mask.
  • a method of forming a hard mask pattern using a spacer patterning technique has been proposed.
  • the present invention provides a polymer composition for manufacturing a hard mask having an improved coating thickness, an improved filling depth, and an appropriate etching rate, and a method for manufacturing a semiconductor device using the same.
  • a polymer composition for manufacturing a hard mask according to an embodiment comprises a polymer including a repeating unit represented by the following chemical formula 1.
  • R1 is selected from the group consisting of the chemical formula 2 or the chemical formula 3
  • R2 or R3 are each independently selected from the group consisting of the chemical formulas 4 to 6
  • R4 and R5 are each independently selected from the group consisting of hydrogen, a hydroxyl group, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 5 to 12 carbon atoms, or an aldehyde group having 1 to 7 carbon atoms
  • n is one natural number from 1 to 30
  • m is one natural number from 1 to 30,
  • the chemical formula 2 the chemical formula 3, the chemical formula 4, the chemical formula 5 and the chemical formula 6, the R6, the R7, the R8, the R9, the R10, the R11, the R12 or the R13 are each independently selected from a group consisting of hydrogen, a hydroxy group, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 5 to 12 carbon atoms or an aldehyde group having 1 to 7 carbon atoms.
  • the weight average molecular weight of the polymer may be 3250 g/mol to 4200 g/mol.
  • R4, R6, R7 and R9 may be hydroxy groups, and R11, R12 and R13 may be hydrogen.
  • the polymer composition may include a repeating unit represented by the following chemical formula 7.
  • the polymer composition may include a repeating unit represented by the following chemical formula 8.
  • n may be a natural number from 1 to 30, and m may be a natural number from 1 to 30.
  • the polymer composition may include a repeating unit represented by the following chemical formula 9.
  • n may be a natural number from 1 to 30, and m may be a natural number from 1 to 30.
  • the polymer composition may include a repeating unit represented by the following chemical formula 13.
  • a polymer composition for manufacturing a hard mask may include a repeating unit represented by the following chemical formula 14.
  • n may be a natural number from 1 to 30, and m may be a natural number from 1 to 30.
  • a method for manufacturing a composition for manufacturing a hard mask comprises the steps of preparing at least one monomer selected from the group consisting of a pyrene-based compound, a fluorene-based compound, a benzene-based compound, a naphthalene-based compound, or a phenol-based compound; and a step of polymerizing the monomer, wherein the composition for manufacturing a hard mask comprises a polymer including a repeating unit represented by the chemical formula 1.
  • the monomer can be polymerized at a temperature of about 90° C. to about 140° C. for about 3 hours to about 8 hours.
  • a method for manufacturing a semiconductor device comprises the steps of: preparing a semiconductor substrate including an etching target layer; forming a hard mask on the semiconductor substrate; patterning the hard mask; and patterning the etching target layer, wherein the step of forming the hard mask comprises the steps of coating a polymer composition on the etching target layer to form a polymer composition layer; and curing the polymer composition, wherein the polymer composition comprises a polymer including a repeating unit represented by the chemical formula 1 above.
  • a polymer composition for manufacturing a hard mask comprises a polymer having a structure represented by chemical formula 1.
  • the polymer may have an appropriate weight average molecular weight.
  • the polymer composition for manufacturing a hard mask according to the embodiment can be uniformly and thickly coated on a semiconductor substrate.
  • the polymer composition for manufacturing a hard mask according to the embodiment can be uniformly filled even in a fine pattern.
  • the polymer composition for manufacturing a hard mask according to the embodiment can accurately etch the etching target layer while appropriately protecting the etching target layer.
  • the hard mask manufactured by the polymer composition according to the embodiment can have an appropriate selectivity with respect to the etching target layer.
  • Figures 1 to 5 are drawings illustrating a process for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment.
  • the above aromatic ring-containing polymer can be represented by the following chemical formula 1.
  • R1 can be selected from a group consisting of the following chemical formula 2 or the following chemical formula 3.
  • the R2 or the R3 can be independently selected from the group consisting of the following chemical formula 4, the following chemical formula 5, or the following chemical formula 6.
  • R4 and R5 may be independently selected from a group consisting of hydrogen, a hydroxy group, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 5 to 12 carbon atoms, or an aldehyde group having 1 to 7 carbon atoms.
  • R4 may be a hydroxy group.
  • R5 may be hydrogen or a benzyl group.
  • n may be a natural number from 1 to 30, and m may be a natural number from 1 to 30.
  • n may be a natural number from 1 to 20
  • m may be a natural number from 1 to 20.
  • n may be a natural number from 1 to 15
  • m may be a natural number from 1 to 15.
  • the R6, the R7 or the R8 may be independently selected from a group consisting of hydrogen, a hydroxy group, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 5 to 12 carbon atoms or an aldehyde group having 1 to 7 carbon atoms.
  • R6 and R7 may be hydroxy groups.
  • R8 may be hydrogen or a benzyl group.
  • the R9 or the R10 can be independently selected from a group consisting of hydrogen, a hydroxy group, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 5 to 12 carbon atoms, or an aldehyde group having 1 to 7 carbon atoms.
  • R9 may be a hydroxy group.
  • R10 may be hydrogen or a benzyl group.
  • R5, R8 or R10 may be a substituted or unsubstituted benzyl group.
  • R11 can be independently selected from a group consisting of hydrogen, a hydroxy group, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 5 to 12 carbon atoms, or an aldehyde group having 1 to 7 carbon atoms.
  • R11 can be hydrogen or a benzyl group.
  • R12 can be independently selected from a group consisting of hydrogen, a hydroxy group, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 5 to 12 carbon atoms, or an aldehyde group having 1 to 7 carbon atoms.
  • R12 can be hydrogen or a benzyl group.
  • R13 can be independently selected from a group consisting of hydrogen, a hydroxy group, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 5 to 12 carbon atoms, or an aldehyde group having 1 to 7 carbon atoms.
  • R13 can be hydrogen or a benzyl group.
  • the above aromatic ring-containing polymer can be represented by the following chemical formula 7.
  • n may be a natural number from 1 to 30, and m may be a natural number from 1 to 30.
  • n may be a natural number from 1 to 20
  • m may be a natural number from 1 to 20.
  • n may be a natural number from 1 to 15
  • m may be a natural number from 1 to 15.
  • the above aromatic ring-containing polymer can be represented by the following chemical formula 8.
  • n may be a natural number from 1 to 30, and m may be a natural number from 1 to 30.
  • n may be a natural number from 1 to 20
  • m may be a natural number from 1 to 20.
  • n may be a natural number from 1 to 15
  • m may be a natural number from 1 to 15.
  • the above aromatic ring-containing polymer can be represented by the following chemical formula 9.
  • n may be a natural number from 1 to 30, and m may be a natural number from 1 to 30.
  • n may be a natural number from 1 to 20
  • m may be a natural number from 1 to 20.
  • n may be a natural number from 1 to 15
  • m may be a natural number from 1 to 15.
  • the above aromatic ring-containing polymer can be represented by the following chemical formula 10.
  • n may be a natural number from 1 to 30, and m may be a natural number from 1 to 30.
  • n may be a natural number from 1 to 20
  • m may be a natural number from 1 to 20.
  • n may be a natural number from 1 to 15
  • m may be a natural number from 1 to 15.
  • the above aromatic ring-containing polymer can be represented by the following chemical formula 11.
  • n may be a natural number from 1 to 30, and m may be a natural number from 1 to 30.
  • n may be a natural number from 1 to 25
  • m may be a natural number from 1 to 25.
  • n may be a natural number from 1 to 20
  • m may be a natural number from 1 to 20.
  • the above aromatic ring-containing polymer can be represented by the following chemical formula 12.
  • n may be a natural number from 1 to 30, and m may be a natural number from 1 to 30.
  • n may be a natural number from 1 to 25
  • m may be a natural number from 1 to 25.
  • n may be a natural number from 1 to 20
  • m may be a natural number from 1 to 20.
  • the above aromatic ring-containing polymer can be represented by the following chemical formula 13.
  • n may be a natural number from 1 to 30, and m may be a natural number from 1 to 30.
  • n may be a natural number from 1 to 25
  • m may be a natural number from 1 to 25.
  • n may be a natural number from 1 to 20
  • m may be a natural number from 1 to 20.
  • the above aromatic ring-containing polymer can be represented by the following chemical formula 14.
  • n may be a natural number from 1 to 30, and m may be a natural number from 1 to 30.
  • n may be a natural number from 1 to 25
  • m may be a natural number from 1 to 25.
  • n may be a natural number from 1 to 20
  • m may be a natural number from 1 to 20.
  • the weight average molecular weight of the aromatic ring-containing polymer may be from about 3250 g/mol to about 4200 g/mol.
  • the weight average molecular weight of the aromatic ring-containing polymer may be from about 2500 g/mol to about 8000 g/mol.
  • the weight average molecular weight of the aromatic ring-containing polymer may be from about 3000 g/mol to about 5000 g/mol.
  • the weight average molecular weight of the aromatic ring-containing polymer may be from about 3250 g/mol to about 5000 g/mol.
  • the weight average molecular weight of the aromatic ring-containing polymer may be from about 3400 g/mol to about 4200 g/mol.
  • the weight average molecular weight of the aromatic ring-containing polymer may be from about 3500 g/mol to about 4200 g/mol.
  • the above weight average molecular weight can be measured by gel permeation chromatography (GPC).
  • GPC gel permeation chromatography
  • the above weight average molecular weight can be measured and converted based on polystyrene.
  • the gel permeation chromatography equipment can be Waters E2695 separations module W/SHC (blue).
  • the above polymers are dissolved in tetrahydrofuran (THF), and can be measured and converted into a polystyrene-converted weight average molecular weight.
  • the polymer composition for manufacturing a hard mask according to the embodiment can have improved coating properties.
  • the polymer composition for manufacturing a hard mask according to the embodiment can have improved filling properties.
  • the above aromatic ring-containing polymer can be produced by the following process.
  • the above monomers may include 4-phenylphenol, 1-hydroxy pyrene, benzaldehyde and benzyl alcohol.
  • the neutralized polymer can be purified by using an aqueous hydrochloric acid solution or distilled water, and extracted by using heptane or the like.
  • the aromatic-containing polymer can be formed.
  • the polymer composition for manufacturing a hard mask comprises an organic solvent.
  • the organic solvent may be at least one selected from the group consisting of tetrahydronaphthalene, propylene glycol monomethyl ether (PGME), propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), cyclohexanone, ethyl lactate, propylene glycol n-propyl ether, dimethyl formamide (DMF), gamma-butyrolactone, ethoxyethanol, methoxyethanol, menyl-3-methoxypropionate (MMP), or ethyl-3-ethoxypropionate (EEP).
  • the content of the organic solvent may be from about 40 wt% to about 90 wt% based on the entire composition.
  • the content of the organic solvent may be from about 50 wt% to about 80 wt% based on the entire composition.
  • the content of the organic solvent may be from about 55 wt% to about 75 wt% based on the entire composition.
  • the polymer composition for manufacturing a hard mask according to the embodiment may further include a curing agent.
  • the curing agent may include a compound having two or more cross-linking functional groups.
  • the cross-linking functional groups may be at least one selected from the group consisting of an oxetanyl group, an oxazoline group, a cyclocarbonate group, an alcoholisiryl group, an amino methion group or an alkoxymethyl group, an aziridinyl group, a methion group, an isocyanate group, an alkoxymethylamino group or a polyfunctional epoxy group.
  • the polymer composition for manufacturing a hard mask according to the embodiment may further include a crosslinking agent.
  • the crosslinking agent is capable of crosslinking repeating units of the polymer of the aromatic compound, and may react with, for example, a hydroxyl group of the polymer. By the crosslinking agent, the curing characteristics of the composition for a hard mask may be further enhanced.
  • crosslinking agent examples include melamine, amino resin, glycoluril compound, or bisepoxy compound.
  • the crosslinking agent may include, for example, an etherified amino resin, for example, a methylated or butylated melamine (a specific example is N-methoxymethyl-melamine or N-butoxymethyl-melamine) and a methylated or butylated urea resin (a specific example is Cymel U-65 Resin or UFR 80 Resin), a glycoluril derivative, a bis(hydroxymethyl)-p-cresol compound, and the like.
  • a bisepoxy series compound and a melamine series compound can also be used as a crosslinking agent.
  • the polymer composition for manufacturing a hard mask according to an embodiment may further include a catalyst.
  • the catalyst may include an acid catalyst or a basic catalyst.
  • the acid catalyst may be a heat-activated acid catalyst.
  • An example of the acid catalyst may be an organic acid such as p-toluene sulfonic acid.
  • a compound of the thermal acid generator (TAG) system may also be used as the acid catalyst.
  • any one selected from among ammonium hydroxide represented by NH 4 OH or NR 4 OH (R is an alkyl group) can be used.
  • the curing conditions may be a temperature of about 400°C and a baking time of about 2 minutes.
  • the polymer composition for manufacturing a hard mask according to an embodiment can have a filling depth.
  • the filling depth can exceed about 300 nm.
  • the filling depth can exceed about 330 nm.
  • the filling depth can exceed about 360 nm.
  • the filling depth can exceed about 390 nm.
  • the maximum value of the filling depth can be about 5000 nm.
  • the above filling depth can be measured by the following method.
  • a silicon wafer is prepared that includes a line pattern having a width of approximately 40 nm, a spacing of 195 nm, and a depth of at least 400 nm.
  • a polymer composition for manufacturing a hard mask according to an embodiment is coated on the silicon wafer under the above coating conditions. Thereafter, the coated polymer composition is dried under the above drying conditions. Thereafter, the dried polymer composition is baked under the above curing conditions.
  • the filling depth is the depth of the hard mask filled in the line pattern.
  • the polymer composition for manufacturing a hard mask according to the embodiment has the above range, the hard mask can be uniformly formed even in a fine pattern.
  • the polymer composition for manufacturing a hard mask according to an embodiment may have a coating thickness weighted filling depth.
  • the coating thickness weighted filling depth may exceed 0.45 ⁇ m 2 . In the polymer composition for manufacturing a hard mask according to an embodiment, the coating thickness weighted filling depth may exceed 0.45 ⁇ m 2 . In the polymer composition for manufacturing a hard mask according to an embodiment, the coating thickness weighted filling depth may exceed 0.55 ⁇ m 2 . In the polymer composition for manufacturing a hard mask according to an embodiment, the coating thickness weighted filling depth may exceed 0.6 ⁇ m 2 .
  • the above coating thickness weighted filling depth may be a value obtained by multiplying the coating thickness and the filling depth.
  • the above coating thickness weighted filling depth can be expressed by the following mathematical formula 1.
  • Coating thickness weighted fill depth Coating thickness ⁇ Fill depth
  • the polymer composition for manufacturing a hard mask according to the embodiment has a coating thickness weighted filling depth in the range as described above, a thick hard mask can be formed while being uniformly coated on a fine pattern.
  • a method for manufacturing a semiconductor device comprises the steps of: preparing a semiconductor substrate including an etching target layer; forming a hard mask on the semiconductor substrate; patterning the hard mask; and patterning the etching target layer.
  • the step of forming the hard mask includes the step of coating a polymer composition on the etching target layer to form a polymer composition layer; and the step of curing the polymer composition.
  • Figures 1 to 5 are drawings illustrating a manufacturing process of a semiconductor device according to an embodiment.
  • a polymer composition for manufacturing a hard mask according to an embodiment can be used to manufacture a semiconductor device.
  • an etching target layer (11) is formed on a semiconductor substrate (10). Thereafter, a polymer composition for manufacturing a hard mask according to an embodiment is coated on the etching target layer (11), dried, and baked, thereby forming a hard mask (12). Thereafter, a photoresist composition is coated on the hard mask (12). Accordingly, a photoresist film (13) is formed.
  • the polymer composition is coated on the etching target layer by one selected from spin coating, air spray, electrospray, dip coating, spray coating, doctor blade method, or bar coating.
  • the above polymer composition can be applied by a spin-on coating method.
  • the coating thickness of the polymer composition is not limited, but may be, for example, from about 10 nm to about 10,000 nm, specifically from about 10 nm to about 1,000 nm.
  • the semiconductor substrate may be selected from the group consisting of a silicon substrate, a glass substrate, a GaN substrate, a silica substrate, a metal substrate, or a polymer substrate.
  • the etching target layer may be selected from at least one of a group consisting of an oxide film, a nitride film, a silicon film, or a metal film.
  • the photoresist film (13) is patterned by a photolithography and development process, and a photoresist pattern (13a) is formed on the hard mask.
  • the step of exposing the above photoresist film can be performed using, for example, ArF, KrF, or EUV. Then, a heat treatment process can be performed at about 200 to 500°C after exposure. In the development process, a developer such as a tetramethyl ammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution can be used.
  • TMAH tetramethyl ammonium hydroxide
  • the photoresist pattern (13a) is used as an etching mask, and the hard mask (12) is patterned. Accordingly, a hard mask pattern (12a) is formed on the etching target layer (11).
  • the thickness of the above hard mask pattern can be from about 10 nm to about 10,000 nm.
  • an etching gas may be used.
  • the etching gas may be selected from at least one selected from the group consisting of CF 4 , CHF 3 , SF 6 , Cl 2 , BCl 3 and O 2 .
  • a mixed gas of C4F8 and CHF3 is used as the etching gas, and the mixing ratio thereof may be a volume ratio of 1:10 to 10:1.
  • the above etching target layer can be formed into a plurality of patterns.
  • the plurality of patterns can be diverse, such as a metal pattern, a semiconductor pattern, an insulator pattern, etc. For example, it can be applied as various patterns in a semiconductor integrated circuit device.
  • the above etching target layer contains a material to be ultimately 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 etching film may be formed by various methods such as sputtering, electron beam deposition, chemical vapor deposition, or physical vapor deposition.
  • the etching film may be formed by, for example, a chemical vapor deposition method.
  • the hard mask pattern (12a) is used as an etching mask, and the etching target layer (11) is patterned. Accordingly, an etching pattern (11a) is formed on the semiconductor substrate (10).
  • the hard mask pattern (12a) is removed.
  • an etching pattern (11a) is formed on the semiconductor substrate (10), and a semiconductor device can be manufactured through a subsequent process.

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Abstract

An embodiment provides: a polymer composition for manufacturing a hard mask, the polymer composition comprising a polymer containing a repeating unit represented by chemical formula 1; a method for manufacturing a semiconductor device by etching a semiconductor substrate using same; and a method for preparing a polymer composition for manufacturing a hard mask.

Description

하드 마스크 제조용 중합체 조성물 및 반도체 소자의 제조방법Polymer composition for manufacturing hard mask and method for manufacturing semiconductor device

실시예는 하드 마스크 제조용 중합체 조성물 및 이를 사용하는 반도체 소자의 제조방법을 제공한다.The present invention provides a polymer composition for manufacturing a hard mask and a method for manufacturing a semiconductor device using the same.

통상적인 반도체 소자의 패턴 형성 공정에서는, 하지층(예를 들어, 실리콘막, 절연막, 또는 도전막) 상에 하드 마스크 패턴을 형성한 후, 하드마스크 패턴을 마스크로 하여 하지층을 식각함으로써 원하는 패턴을 형성한다.In a typical semiconductor device pattern formation process, a hard mask pattern is formed on an underlying layer (e.g., a silicon film, an insulating film, or a conductive film), and then the underlying layer is etched using the hard mask pattern as a mask to form a desired pattern.

하드마스크 패턴은 노광 및 현상 공정을 포함하는 포토리소그래피 공정을 통해 형성된 포토레지스트 패턴이거나, 상술한 포토레지스트 패턴을 마스크로 하지층 상에 형성된 하드마스크막을 식각함으로써 형성된 것일 수 있다. 이 경우, 노광 장비의 해상도(resolution)의 한계 때문에, 하드마스크 패턴의 미세화 및 반도체 소자의 패턴의 미세화에 제한이 따른다. 이러한 제한을 극복하고 반도체 소자의 고집적화를 달성하기 위해 스페이서 패터닝 기술을 이용하여 하드마스크 패턴을 형성하는 방안이 제안된 바 있다.The hard mask pattern may be a photoresist pattern formed through a photolithography process including an exposure and development process, or may be formed by etching a hard mask film formed on a substrate using the above-described photoresist pattern as a mask. In this case, due to the limitation of the resolution of the exposure equipment, there are limitations in miniaturizing the hard mask pattern and the pattern of the semiconductor device. In order to overcome this limitation and achieve high integration of the semiconductor device, a method of forming a hard mask pattern using a spacer patterning technique has been proposed.

실시예는 향상된 코팅 두께를 가지고, 향상된 충진 깊이를 가지고, 적절한 에칭 속도를 가지는 하드 마스크 제조용 중합체 조성물 및 이를 사용하여 반도체 소자를 제조하는 방법을 제공하고자 한다.The present invention provides a polymer composition for manufacturing a hard mask having an improved coating thickness, an improved filling depth, and an appropriate etching rate, and a method for manufacturing a semiconductor device using the same.

실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물은 하기의 화학식 1로 표시되는 반복 단위를 포함하는 중합체를 포함한다.A polymer composition for manufacturing a hard mask according to an embodiment comprises a polymer including a repeating unit represented by the following chemical formula 1.

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure PCTKR2024013455-appb-img-000001
Figure PCTKR2024013455-appb-img-000001

[화학식 2][Chemical formula 2]

Figure PCTKR2024013455-appb-img-000002
Figure PCTKR2024013455-appb-img-000002

[화학식 3][Chemical Formula 3]

Figure PCTKR2024013455-appb-img-000003
Figure PCTKR2024013455-appb-img-000003

[화학식 4][Chemical Formula 4]

Figure PCTKR2024013455-appb-img-000004
Figure PCTKR2024013455-appb-img-000004

[화학식 5][Chemical Formula 5]

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[화학식 6][Chemical formula 6]

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상기 화학식 1에서, 상기 R1은 상기 화학식 2 또는 상기 화학식 3으로 구성되는 그룹으로부터 선택되고, 상기 R2 또는 상기 R3는 서로 독립적으로 상기 화학식 4 내지 6으로 구성되는 그룹으로부터 선택되고, 상기 R4 및 상기 R5는 서로 독립적으로 수소, 히드록시기, 탄소수 1개 내지 7개의 치환 또는 비치환되는 알킬기, 탄소수 5개 내지 12개의 치환 또는 비치환되는 아릴기 또는 탄소수 1 내지 7의 알데히드기로 구성되는 그룹으로부터 선택되고, 상기 n은 1 내지 30 중 하나의 자연수이고, 상기 m은 1 내지 30 중 하나의 자연수이고,In the chemical formula 1, R1 is selected from the group consisting of the chemical formula 2 or the chemical formula 3, R2 or R3 are each independently selected from the group consisting of the chemical formulas 4 to 6, R4 and R5 are each independently selected from the group consisting of hydrogen, a hydroxyl group, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 5 to 12 carbon atoms, or an aldehyde group having 1 to 7 carbon atoms, n is one natural number from 1 to 30, m is one natural number from 1 to 30,

상기 화학식 2, 상기 화학식 3, 상기 화학식 4, 상기 화학식 5 및 상기 화학식 6에서, 상기 R6, 상기 R7, 상기 R8, 상기 R9, 상기 R10, 상기 R11, 상기 R12 또는 상기 R13은 서로 독립적으로 수소, 히드록시기, 탄소수 1개 내지 7개의 치환 또는 비치환되는 알킬기, 탄소수 5개 내지 12개의 치환 또는 비치환되는 아릴기 또는 탄소수 1 내지 7의 알데히드기로 구성되는 그룹으로부터 선택된다.In the chemical formula 2, the chemical formula 3, the chemical formula 4, the chemical formula 5 and the chemical formula 6, the R6, the R7, the R8, the R9, the R10, the R11, the R12 or the R13 are each independently selected from a group consisting of hydrogen, a hydroxy group, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 5 to 12 carbon atoms or an aldehyde group having 1 to 7 carbon atoms.

일 실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물에 있어서, 상기 중합체의 중량 평균 분자량이 3250g/mol 내지 4200g/mol일 수 있다.In a polymer composition for manufacturing a hard mask according to one embodiment, the weight average molecular weight of the polymer may be 3250 g/mol to 4200 g/mol.

일 실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물에 있어서, 상기 R4, 상기 R6, 상기 R7 및 상기 R9은 히드록시기이고, 상기 R11, 상기 R12 및 상기 R13은 수소일 수 있다.In a polymer composition for manufacturing a hard mask according to one embodiment, R4, R6, R7 and R9 may be hydroxy groups, and R11, R12 and R13 may be hydrogen.

일 실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물에 있어서, 상기 R5, 상기 R8 또는 상기 R10은 치환 또는 비치환되는 벤질기일 수 있다.In a polymer composition for manufacturing a hard mask according to one embodiment, R5, R8 or R10 may be a substituted or unsubstituted benzyl group.

일 실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물에 있어서, 상기 중합체는 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트에 대하여, 30wt% 이상의 용해도를 가질 수 있다.In a polymer composition for manufacturing a hard mask according to one embodiment, the polymer may have a solubility of 30 wt% or more in propylene glycol monomethyl ether acetate.

일 실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물에 있어서, 코팅 두께가 15000Å을 초과할 수 있다.In a polymer composition for manufacturing a hard mask according to one embodiment, the coating thickness may exceed 15,000 Å.

일 실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물에 있어서, 충진 깊이가 300㎚를 초과할 수 있다.In a polymer composition for manufacturing a hard mask according to one embodiment, the filling depth may exceed 300 nm.

일 실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물에 있어서, 코팅 두께 가중 충진 깊이가 0.45㎛2 를 초과하고, 상기 코팅 두께 가중 충진 깊이는 상기 코팅 두께와 상기 충진 깊이를 곱한 값일 수 있다.In a polymer composition for manufacturing a hard mask according to one embodiment, a coating thickness weighted filling depth exceeds 0.45 μm 2 , and the coating thickness weighted filling depth may be a value obtained by multiplying the coating thickness and the filling depth.

일 실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물에 있어서, 하기의 화학식 7로 표시되는 반복 단위를 포함할 수 있다.In a polymer composition for manufacturing a hard mask according to one embodiment, the polymer composition may include a repeating unit represented by the following chemical formula 7.

[화학식 7][Chemical formula 7]

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상기 화학식 7에서, 상기 n은 1 내지 30 중 하나의 자연수이고, 상기 m은 1 내지 30 중 하나의 자연수일 수 있다.In the chemical formula 7 above, n may be a natural number from 1 to 30, and m may be a natural number from 1 to 30.

일 실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물에 있어서, 하기의 화학식 8로 표시되는 반복 단위를 포함할 수 있다.In a polymer composition for manufacturing a hard mask according to one embodiment, the polymer composition may include a repeating unit represented by the following chemical formula 8.

[화학식 8][Chemical formula 8]

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상기 화학식 8에서, 상기 n은 1 내지 30 중 하나의 자연수이고, 상기 m은 1 내지 30 중 하나의 자연수일 수 있다.In the chemical formula 8 above, n may be a natural number from 1 to 30, and m may be a natural number from 1 to 30.

일 실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물에 있어서, 하기의 화학식 9로 표시되는 반복 단위를 포함할 수 있다.In a polymer composition for manufacturing a hard mask according to one embodiment, the polymer composition may include a repeating unit represented by the following chemical formula 9.

[화학식 9][Chemical formula 9]

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상기 화학식 9에서, 상기 n은 1 내지 30 중 하나의 자연수이고, 상기 m은 1 내지 30 중 하나의 자연수일 수 있다.In the chemical formula 9 above, n may be a natural number from 1 to 30, and m may be a natural number from 1 to 30.

일 실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물에 있어서, 하기의 화학식 10으로 표시되는 반복 단위를 포함할 수 있다.In a polymer composition for manufacturing a hard mask according to one embodiment, the polymer composition may include a repeating unit represented by the following chemical formula 10.

[화학식 10][Chemical Formula 10]

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상기 화학식 10에서, 상기 n은 1 내지 30 중 하나의 자연수이고, 상기 m은 1 내지 30 중 하나의 자연수일 수 있다.In the chemical formula 10 above, n may be a natural number from 1 to 30, and m may be a natural number from 1 to 30.

일 실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물에 있어서, 하기의 화학식 11로 표시되는 반복 단위를 포함할 수 있다.In one embodiment, a polymer composition for manufacturing a hard mask may include a repeating unit represented by the following chemical formula 11.

[화학식 11][Chemical Formula 11]

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상기 화학식 11에서, 상기 n은 1 내지 30 중 하나의 자연수이고, 상기 m은 1 내지 30 중 하나의 자연수일 수 있다.In the chemical formula 11 above, n may be a natural number from 1 to 30, and m may be a natural number from 1 to 30.

일 실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물에 있어서, 하기의 화학식 12로 표시되는 반복 단위를 포함할 수 있다.In a polymer composition for manufacturing a hard mask according to one embodiment, the polymer composition may include a repeating unit represented by the following chemical formula 12.

[화학식 12][Chemical Formula 12]

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상기 화학식 12에서, 상기 n은 1 내지 30 중 하나의 자연수이고, 상기 m은 1 내지 30 중 하나의 자연수일 수 있다.In the chemical formula 12 above, n may be a natural number from 1 to 30, and m may be a natural number from 1 to 30.

일 실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물에 있어서, 하기의 화학식 13으로 표시되는 반복 단위를 포함할 수 있다.In a polymer composition for manufacturing a hard mask according to one embodiment, the polymer composition may include a repeating unit represented by the following chemical formula 13.

[화학식 13][Chemical Formula 13]

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상기 화학식 13에서, 상기 n은 1 내지 30 중 하나의 자연수이고, 상기 m은 1 내지 30 중 하나의 자연수일 수 있다.In the chemical formula 13, n may be a natural number from 1 to 30, and m may be a natural number from 1 to 30.

일 실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물에 있어서, 하기의 화학식 14로 표시되는 반복 단위를 포함할 수 있다.In one embodiment, a polymer composition for manufacturing a hard mask may include a repeating unit represented by the following chemical formula 14.

[화학식 14][Chemical Formula 14]

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상기 화학식 14에서, 상기 n은 1 내지 30 중 하나의 자연수이고, 상기 m은 1 내지 30 중 하나의 자연수일 수 있다.In the chemical formula 14 above, n may be a natural number from 1 to 30, and m may be a natural number from 1 to 30.

일 실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물에 있어서, 용매를 더 포함할 수 있다.In a polymer composition for manufacturing a hard mask according to one embodiment, a solvent may be further included.

실시예에 따른 하드 마스크 제조용 조성물의 제조 방법은 피렌계 화합물, 플루오렌계 화합물, 벤젠계 화합물, 나프탈계 화합물 또는 페놀계 화합물로 구성되는 그룹으로부터 적어도 하나 이상 선택되는 단량체를 준비하는 단계; 및 상기 단량체를 중합하는 단계를 포함하고, 상기 하드 마스크 제조용 조성물은 상기의 화학식 1로 표시되는 반복 단위를 포함하는 중합체를 포함한다.A method for manufacturing a composition for manufacturing a hard mask according to an embodiment comprises the steps of preparing at least one monomer selected from the group consisting of a pyrene-based compound, a fluorene-based compound, a benzene-based compound, a naphthalene-based compound, or a phenol-based compound; and a step of polymerizing the monomer, wherein the composition for manufacturing a hard mask comprises a polymer including a repeating unit represented by the chemical formula 1.

일 실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물의 제조 방법에 있어서, 상기 단량체는 약 3시간 내지 약 8시간 동안, 약 90℃ 내지 약 140℃의 온도에서 중합될 수 있다.In a method for manufacturing a polymer composition for manufacturing a hard mask according to one embodiment, the monomer can be polymerized at a temperature of about 90° C. to about 140° C. for about 3 hours to about 8 hours.

실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법은 식각 대상층을 포함하는 반도체 기판을 준비하는 단계; 상기 반도체 기판 상에 하드 마스크를 형성하는 단계; 상기 하드 마스크를 패터닝하는 단계; 및 상기 식각 대상층을 패터닝하는 단계를 포함하고, 상기 하드 마스크를 형성하는 단계는 상기 식각 대상층 상에 중합체 조성물을 코팅하여, 중합체 조성물층을 형성하는 단계; 및 상기 중합체 조성물을 경화시키는 단계를 포함하고, 상기 중합체 조성물은 상기의 화학식 1로 표시되는 반복 단위를 포함하는 중합체를 포함한다.A method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment comprises the steps of: preparing a semiconductor substrate including an etching target layer; forming a hard mask on the semiconductor substrate; patterning the hard mask; and patterning the etching target layer, wherein the step of forming the hard mask comprises the steps of coating a polymer composition on the etching target layer to form a polymer composition layer; and curing the polymer composition, wherein the polymer composition comprises a polymer including a repeating unit represented by the chemical formula 1 above.

실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물은 화학식 1의 구조를 가지는 중합체를 포함한다. 또한, 상기 중합체는 적절한 중량 평균 분자량을 가질 수 있다.A polymer composition for manufacturing a hard mask according to an embodiment comprises a polymer having a structure represented by chemical formula 1. In addition, the polymer may have an appropriate weight average molecular weight.

또한, 상기 중합체는 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트에 대하여, 약 30wt% 초과의 용해도를 가질 수 있다. 실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물은 약 15000Å를 초과하는 코팅 두께를 가질 수 있다. 또한, 실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물은 약 300㎚를 초과하는 충진 깊이를 가질 수 있다. 또한, 실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물은 약 0.45㎛2 를 초과하는 코팅 두께 가중 충진 깊이를 가질 수 있다.In addition, the polymer can have a solubility in propylene glycol monomethyl ether acetate of greater than about 30 wt %. The polymer composition for manufacturing a hard mask according to the embodiment can have a coating thickness of greater than about 15000 Å. In addition, the polymer composition for manufacturing a hard mask according to the embodiment can have a filling depth of greater than about 300 nm. In addition, the polymer composition for manufacturing a hard mask according to the embodiment can have a coating thickness weighted filling depth of greater than about 0.45 μm 2 .

이에 따라서, 실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물은 반도체 기판 상에 균일하게 두껍게 코팅될 수 있다. 또한, 실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물은 미세 패턴에도 균일하게 채워질 수 있다.Accordingly, the polymer composition for manufacturing a hard mask according to the embodiment can be uniformly and thickly coated on a semiconductor substrate. In addition, the polymer composition for manufacturing a hard mask according to the embodiment can be uniformly filled even in a fine pattern.

따라서, 실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물은 식각 대상층을 적절하게 보호하면서, 상기 식각 대상층을 정확하게 식각할 수 있다. 또한, 실시예에 따른 중합체 조성물에 의해서 제조된 하드 마스크는 식각 대상층에 대해서 적절한 선택비를 가질 수 있다.Therefore, the polymer composition for manufacturing a hard mask according to the embodiment can accurately etch the etching target layer while appropriately protecting the etching target layer. In addition, the hard mask manufactured by the polymer composition according to the embodiment can have an appropriate selectivity with respect to the etching target layer.

도 1 내지 도 5는 실시예에 따른 반도체 소자를 제조하는 과정을 도시한 도면들이다.Figures 1 to 5 are drawings illustrating a process for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment.

이하, 구현예를 통해 발명을 상세하게 설명한다. 구현예는 이하에서 개시된 내용에 한정되는 것이 아니라 발명의 요지가 변경되지 않는 한, 다양한 형태로 변형될 수 있다.Hereinafter, the invention will be described in detail through implementation examples. The implementation examples are not limited to the contents disclosed below and may be modified in various forms as long as the gist of the invention is not changed.

본 명세서에 있어서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In this specification, when a part is said to "include" a certain component, this does not mean that other components are excluded, but rather that other components may be included, unless otherwise specifically stated.

또한, 본 명세서에 기재된 구성요소의 물성 값, 치수 등을 나타내는 모든 수치 범위는 특별한 기재가 없는 한 모든 경우에 "약"이라는 용어로 수식되는 것으로 이해하여야 한다.In addition, it should be understood that all numerical ranges indicating the physical property values, dimensions, etc. of the components described in this specification are modified by the term “about” in all cases unless otherwise specified.

본 명세서에서 제 1, 제 2, 1차, 2차 등의 용어는 다양한 구성요소를 설명하기 위해 사용되는 것이고, 상기 구성요소들은 상기 용어에 의해 한정되지 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로 구별하는 목적으로만 사용된다.In this specification, the terms first, second, primary, secondary, etc. are used to describe various components, and the components are not limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물은 방향족 고리 함유 중합체를 포함한다.A polymer composition for manufacturing a hard mask according to an embodiment comprises an aromatic ring-containing polymer.

상기 방향족 고리 함유 중합체는 하기의 화학식 1로 표시될 수 있다.The above aromatic ring-containing polymer can be represented by the following chemical formula 1.

[화학식 1][Chemical Formula 1]

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상기 화학식 1에서, 상기 R1은 하기의 화학식 2 또는 하기의 화학식 3으로 구성되는 그룹으로부터 선택될 수 있다.In the above chemical formula 1, R1 can be selected from a group consisting of the following chemical formula 2 or the following chemical formula 3.

상기 화학식 1에서, 상기 R2 또는 상기 R3는 서로 독립적으로 하기의 화학식 4, 하기의 화학식 5 또는 하기의 화학식 6으로 구성되는 그룹으로부터 선택될 수 있다.In the above chemical formula 1, the R2 or the R3 can be independently selected from the group consisting of the following chemical formula 4, the following chemical formula 5, or the following chemical formula 6.

또한, 상기 화학식 1에서, 상기 R4 및 상기 R5는 서로 독립적으로 수소, 히드록시기, 탄소수 1개 내지 7개의 치환 또는 비치환되는 알킬기, 탄소수 5개 내지 12개의 치환 또는 비치환되는 아릴기 또는 탄소수 1 내지 7의 알데히드기로 구성되는 그룹으로부터 선택될 수 있다.In addition, in the chemical formula 1, R4 and R5 may be independently selected from a group consisting of hydrogen, a hydroxy group, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 5 to 12 carbon atoms, or an aldehyde group having 1 to 7 carbon atoms.

상기 화학식 1에서, 상기 R4는 히드록시기일 수 있다. 상기 화학식 1에서, 상기 R5는 수소 또는 벤질기일 수 있다.In the above chemical formula 1, R4 may be a hydroxy group. In the above chemical formula 1, R5 may be hydrogen or a benzyl group.

상기 화학식 1에서, 상기 n은 1 내지 30 중 하나의 자연수이고, 상기 m은 1 내지 30 중 하나의 자연수일 수 있다.In the chemical formula 1 above, n may be a natural number from 1 to 30, and m may be a natural number from 1 to 30.

상기 화학식 1에서, 상기 n은 1 내지 20 중 하나의 자연수이고, 상기 m은 1 내지 20 중 하나의 자연수일 수 있다.In the chemical formula 1 above, n may be a natural number from 1 to 20, and m may be a natural number from 1 to 20.

상기 화학식 1에서, 상기 n은 1 내지 15 중 하나의 자연수이고, 상기 m은 1 내지 15 중 하나의 자연수일 수 있다.In the chemical formula 1 above, n may be a natural number from 1 to 15, and m may be a natural number from 1 to 15.

[화학식 2][Chemical formula 2]

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상기 화학식 2에서, 상기 R6, 상기 R7 또는 상기 R8은 서로 독립적으로 수소, 히드록시기, 탄소수 1개 내지 7개의 치환 또는 비치환되는 알킬기, 탄소수 5개 내지 12개의 치환 또는 비치환되는 아릴기 또는 탄소수 1 내지 7의 알데히드기로 구성되는 그룹으로부터 선택될 수 있다.In the above chemical formula 2, the R6, the R7 or the R8 may be independently selected from a group consisting of hydrogen, a hydroxy group, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 5 to 12 carbon atoms or an aldehyde group having 1 to 7 carbon atoms.

상기 화학식 2에서, 상기 R6 및 상기 R7은 히드록시기일 수 있다. 상기 화학식 2에서, 상기 R8은 수소 또는 벤질기일 수 있다.In the above chemical formula 2, R6 and R7 may be hydroxy groups. In the above chemical formula 2, R8 may be hydrogen or a benzyl group.

[화학식 3][Chemical Formula 3]

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상기 화학식 3에서, 상기 R9 또는 상기 R10은 서로 독립적으로 수소, 히드록시기, 탄소수 1개 내지 7개의 치환 또는 비치환되는 알킬기, 탄소수 5개 내지 12개의 치환 또는 비치환되는 아릴기 또는 탄소수 1 내지 7의 알데히드기로 구성되는 그룹으로부터 선택될 수 있다.In the above chemical formula 3, the R9 or the R10 can be independently selected from a group consisting of hydrogen, a hydroxy group, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 5 to 12 carbon atoms, or an aldehyde group having 1 to 7 carbon atoms.

상기 화학식 3에서, 상기 R9는 히드록시기일 수 있다. 상기 화학식 3에서, 상기 R10은 수소 또는 벤질기일 수 있다.In the above chemical formula 3, R9 may be a hydroxy group. In the above chemical formula 3, R10 may be hydrogen or a benzyl group.

또한, 상기 화학식 1, 상기 화학식 2 또는 상기 화학식 3에서, 상기 R5, 상기 R8 또는 상기 R10은 치환 또는 비치환되는 벤질기일 수 있다.Additionally, in the chemical formula 1, the chemical formula 2 or the chemical formula 3, R5, R8 or R10 may be a substituted or unsubstituted benzyl group.

[화학식 4][Chemical Formula 4]

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상기 화학식 4에서, 상기 R11은 서로 독립적으로 수소, 히드록시기, 탄소수 1개 내지 7개의 치환 또는 비치환되는 알킬기, 탄소수 5개 내지 12개의 치환 또는 비치환되는 아릴기 또는 탄소수 1 내지 7의 알데히드기로 구성되는 그룹으로부터 선택될 수 있다.In the above chemical formula 4, R11 can be independently selected from a group consisting of hydrogen, a hydroxy group, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 5 to 12 carbon atoms, or an aldehyde group having 1 to 7 carbon atoms.

상기 화학식 4에서, 상기 R11은 수소 또는 벤질기일 수 있다.In the above chemical formula 4, R11 can be hydrogen or a benzyl group.

[화학식 5][Chemical Formula 5]

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상기 화학식 5에서, 상기 R12는 서로 독립적으로 수소, 히드록시기, 탄소수 1개 내지 7개의 치환 또는 비치환되는 알킬기, 탄소수 5개 내지 12개의 치환 또는 비치환되는 아릴기 또는 탄소수 1 내지 7의 알데히드기로 구성되는 그룹으로부터 선택될 수 있다.In the above chemical formula 5, R12 can be independently selected from a group consisting of hydrogen, a hydroxy group, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 5 to 12 carbon atoms, or an aldehyde group having 1 to 7 carbon atoms.

상기 화학식 5에서, 상기 R12는 수소 또는 벤질기일 수 있다.In the above chemical formula 5, R12 can be hydrogen or a benzyl group.

[화학식 6][Chemical formula 6]

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상기 화학식 6에서, 상기 R13은 서로 독립적으로 수소, 히드록시기, 탄소수 1개 내지 7개의 치환 또는 비치환되는 알킬기, 탄소수 5개 내지 12개의 치환 또는 비치환되는 아릴기 또는 탄소수 1 내지 7의 알데히드기로 구성되는 그룹으로부터 선택될 수 있다.In the above chemical formula 6, R13 can be independently selected from a group consisting of hydrogen, a hydroxy group, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 5 to 12 carbon atoms, or an aldehyde group having 1 to 7 carbon atoms.

상기 화학식 6에서, 상기 R13은 수소 또는 벤질기일 수 있다.In the above chemical formula 6, R13 can be hydrogen or a benzyl group.

상기 방향족 고리 함유 중합체는 하기의 화학식 7로 표시될 수 있다.The above aromatic ring-containing polymer can be represented by the following chemical formula 7.

[화학식 7][Chemical formula 7]

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Figure PCTKR2024013455-appb-img-000021

상기 화학식 7에서, 상기 n은 1 내지 30 중 하나의 자연수이고, 상기 m은 1 내지 30 중 하나의 자연수일 수 있다.In the chemical formula 7 above, n may be a natural number from 1 to 30, and m may be a natural number from 1 to 30.

상기 화학식 7에서, 상기 n은 1 내지 20 중 하나의 자연수이고, 상기 m은 1 내지 20 중 하나의 자연수일 수 있다.In the chemical formula 7 above, n may be a natural number from 1 to 20, and m may be a natural number from 1 to 20.

상기 화학식 7에서, 상기 n은 1 내지 15 중 하나의 자연수이고, 상기 m은 1 내지 15 중 하나의 자연수일 수 있다.In the chemical formula 7 above, n may be a natural number from 1 to 15, and m may be a natural number from 1 to 15.

상기 방향족 고리 함유 중합체는 하기의 화학식 8로 표시될 수 있다.The above aromatic ring-containing polymer can be represented by the following chemical formula 8.

[화학식 8][Chemical formula 8]

Figure PCTKR2024013455-appb-img-000022
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상기 화학식 8에서, 상기 n은 1 내지 30 중 하나의 자연수이고, 상기 m은 1 내지 30 중 하나의 자연수일 수 있다.In the chemical formula 8 above, n may be a natural number from 1 to 30, and m may be a natural number from 1 to 30.

상기 화학식 8에서, 상기 n은 1 내지 20 중 하나의 자연수이고, 상기 m은 1 내지 20 중 하나의 자연수일 수 있다.In the chemical formula 8 above, n may be a natural number from 1 to 20, and m may be a natural number from 1 to 20.

상기 화학식 8에서, 상기 n은 1 내지 15 중 하나의 자연수이고, 상기 m은 1 내지 15 중 하나의 자연수일 수 있다.In the chemical formula 8 above, n may be a natural number from 1 to 15, and m may be a natural number from 1 to 15.

상기 방향족 고리 함유 중합체는 하기의 화학식 9로 표시될 수 있다.The above aromatic ring-containing polymer can be represented by the following chemical formula 9.

[화학식 9][Chemical formula 9]

Figure PCTKR2024013455-appb-img-000023
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상기 화학식 9에서, 상기 n은 1 내지 30 중 하나의 자연수이고, 상기 m은 1 내지 30 중 하나의 자연수일 수 있다.In the chemical formula 9 above, n may be a natural number from 1 to 30, and m may be a natural number from 1 to 30.

상기 화학식 9에서, 상기 n은 1 내지 20 중 하나의 자연수이고, 상기 m은 1 내지 20 중 하나의 자연수일 수 있다.In the chemical formula 9 above, n may be a natural number from 1 to 20, and m may be a natural number from 1 to 20.

상기 화학식 9에서, 상기 n은 1 내지 15 중 하나의 자연수이고, 상기 m은 1 내지 15 중 하나의 자연수일 수 있다.In the chemical formula 9, n may be a natural number from 1 to 15, and m may be a natural number from 1 to 15.

상기 방향족 고리 함유 중합체는 하기의 화학식 10으로 표시될 수 있다.The above aromatic ring-containing polymer can be represented by the following chemical formula 10.

[화학식 10][Chemical Formula 10]

Figure PCTKR2024013455-appb-img-000024
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상기 화학식 10에서, 상기 n은 1 내지 30 중 하나의 자연수이고, 상기 m은 1 내지 30 중 하나의 자연수일 수 있다.In the chemical formula 10 above, n may be a natural number from 1 to 30, and m may be a natural number from 1 to 30.

상기 화학식 10에서, 상기 n은 1 내지 20 중 하나의 자연수이고, 상기 m은 1 내지 20 중 하나의 자연수일 수 있다.In the chemical formula 10 above, n may be a natural number from 1 to 20, and m may be a natural number from 1 to 20.

상기 화학식 10에서, 상기 n은 1 내지 15 중 하나의 자연수이고, 상기 m은 1 내지 15 중 하나의 자연수일 수 있다.In the chemical formula 10, n may be a natural number from 1 to 15, and m may be a natural number from 1 to 15.

상기 방향족 고리 함유 중합체는 하기의 화학식 11로 표시될 수 있다.The above aromatic ring-containing polymer can be represented by the following chemical formula 11.

[화학식 11][Chemical Formula 11]

Figure PCTKR2024013455-appb-img-000025
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상기 화학식 11에서, 상기 n은 1 내지 30 중 하나의 자연수이고, 상기 m은 1 내지 30 중 하나의 자연수일 수 있다.In the chemical formula 11 above, n may be a natural number from 1 to 30, and m may be a natural number from 1 to 30.

상기 화학식 11에서, 상기 n은 1 내지 25 중 하나의 자연수이고, 상기 m은 1 내지 25 중 하나의 자연수일 수 있다.In the chemical formula 11 above, n may be a natural number from 1 to 25, and m may be a natural number from 1 to 25.

상기 화학식 11에서, 상기 n은 1 내지 20 중 하나의 자연수이고, 상기 m은 1 내지 20 중 하나의 자연수일 수 있다.In the chemical formula 11 above, n may be a natural number from 1 to 20, and m may be a natural number from 1 to 20.

상기 방향족 고리 함유 중합체는 하기의 화학식 12로 표시될 수 있다.The above aromatic ring-containing polymer can be represented by the following chemical formula 12.

[화학식 12][Chemical Formula 12]

Figure PCTKR2024013455-appb-img-000026
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상기 화학식 12에서, 상기 n은 1 내지 30 중 하나의 자연수이고, 상기 m은 1 내지 30 중 하나의 자연수일 수 있다.In the chemical formula 12 above, n may be a natural number from 1 to 30, and m may be a natural number from 1 to 30.

상기 화학식 12에서, 상기 n은 1 내지 25 중 하나의 자연수이고, 상기 m은 1 내지 25 중 하나의 자연수일 수 있다.In the chemical formula 12 above, n may be a natural number from 1 to 25, and m may be a natural number from 1 to 25.

상기 화학식 12에서, 상기 n은 1 내지 20 중 하나의 자연수이고, 상기 m은 1 내지 20 중 하나의 자연수일 수 있다.In the chemical formula 12 above, n may be a natural number from 1 to 20, and m may be a natural number from 1 to 20.

상기 방향족 고리 함유 중합체는 하기의 화학식 13으로 표시될 수 있다.The above aromatic ring-containing polymer can be represented by the following chemical formula 13.

[화학식 13][Chemical Formula 13]

Figure PCTKR2024013455-appb-img-000027
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상기 화학식 13에서, 상기 n은 1 내지 30 중 하나의 자연수이고, 상기 m은 1 내지 30 중 하나의 자연수일 수 있다.In the chemical formula 13, n may be a natural number from 1 to 30, and m may be a natural number from 1 to 30.

상기 화학식 13에서, 상기 n은 1 내지 25 중 하나의 자연수이고, 상기 m은 1 내지 25 중 하나의 자연수일 수 있다.In the chemical formula 13, n may be a natural number from 1 to 25, and m may be a natural number from 1 to 25.

상기 화학식 13에서, 상기 n은 1 내지 20 중 하나의 자연수이고, 상기 m은 1 내지 20 중 하나의 자연수일 수 있다.In the chemical formula 13 above, n may be a natural number from 1 to 20, and m may be a natural number from 1 to 20.

상기 방향족 고리 함유 중합체는 하기의 화학식 14로 표시될 수 있다.The above aromatic ring-containing polymer can be represented by the following chemical formula 14.

[화학식 14][Chemical Formula 14]

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상기 화학식 14에서, 상기 n은 1 내지 30 중 하나의 자연수이고, 상기 m은 1 내지 30 중 하나의 자연수일 수 있다.In the chemical formula 14 above, n may be a natural number from 1 to 30, and m may be a natural number from 1 to 30.

상기 화학식 14에서, 상기 n은 1 내지 25 중 하나의 자연수이고, 상기 m은 1 내지 25 중 하나의 자연수일 수 있다.In the chemical formula 14, n may be a natural number from 1 to 25, and m may be a natural number from 1 to 25.

상기 화학식 14에서, 상기 n은 1 내지 20 중 하나의 자연수이고, 상기 m은 1 내지 20 중 하나의 자연수일 수 있다.In the chemical formula 14 above, n may be a natural number from 1 to 20, and m may be a natural number from 1 to 20.

상기 방향족 고리 함유 중합체의 중량 평균 분자량이 약 3250g/mol 내지 약 4200g/mol일 수 있다. 상기 방향족 고리 함유 중합체의 중량 평균 분자량이 약 2500g/mol 내지 약 8000g/mol일 수 있다. 상기 방향족 고리 함유 중합체의 중량 평균 분자량이 약 3000g/mol 내지 약 5000g/mol일 수 있다. 상기 방향족 고리 함유 중합체의 중량 평균 분자량이 약 3250g/mol 내지 약 5000g/mol일 수 있다. 상기 방향족 고리 함유 중합체의 중량 평균 분자량이 약 3400g/mol 내지 약 4200g/mol일 수 있다. 상기 방향족 고리 함유 중합체의 중량 평균 분자량이 약 3500g/mol 내지 약 4200g/mol일 수 있다.The weight average molecular weight of the aromatic ring-containing polymer may be from about 3250 g/mol to about 4200 g/mol. The weight average molecular weight of the aromatic ring-containing polymer may be from about 2500 g/mol to about 8000 g/mol. The weight average molecular weight of the aromatic ring-containing polymer may be from about 3000 g/mol to about 5000 g/mol. The weight average molecular weight of the aromatic ring-containing polymer may be from about 3250 g/mol to about 5000 g/mol. The weight average molecular weight of the aromatic ring-containing polymer may be from about 3400 g/mol to about 4200 g/mol. The weight average molecular weight of the aromatic ring-containing polymer may be from about 3500 g/mol to about 4200 g/mol.

상기 중량 평균 분자량은 겔 투과 크로마토그래피 (gel permeation chromatography;GPC)로 측정될 수 있다. 상기 중량 평균 분자량은 폴리스티렌을 기준으로 측정 및 환산될 수 있다. 상기 겔 침투 크로마토그래피 장비는 Waters 社 E2695 separations module W/SHC(blue)일 수 있다. 상기 중합체들은 테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran, THF)에 용해되고, 폴리스티렌 환산 중량 평균 분자량으로 측정 및 환산될 수 있다.The above weight average molecular weight can be measured by gel permeation chromatography (GPC). The above weight average molecular weight can be measured and converted based on polystyrene. The gel permeation chromatography equipment can be Waters E2695 separations module W/SHC (blue). The above polymers are dissolved in tetrahydrofuran (THF), and can be measured and converted into a polystyrene-converted weight average molecular weight.

상기 방향족 고리 함유 중합체가 상기와 같은 범위로 중량 평균 분자량을 가지기 때문에, 실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물은 향상된 코팅 특성을 가질 수 있다. 또한, 상기 방향족 고리 함유 중합체가 상기와 같은 범위로 중량 평균 분자량을 가지기 때문에, 실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물은 향상된 충진 특성을 가질 수 있다.Since the aromatic ring-containing polymer has a weight average molecular weight within the above range, the polymer composition for manufacturing a hard mask according to the embodiment can have improved coating properties. In addition, since the aromatic ring-containing polymer has a weight average molecular weight within the above range, the polymer composition for manufacturing a hard mask according to the embodiment can have improved filling properties.

상기 방향족 고리 함유 중합체는 다음과 같은 과정에 의해서 제조될 수 있다.The above aromatic ring-containing polymer can be produced by the following process.

먼저, 상기 방향족 고리 함유 중합체가 제조되기 위해서, 단량체가 준비된다. 상기 단량체는 피렌계 화합물, 플루오렌계 화합물, 벤젠계 화합물, 나프탈계 화합물 또는 페놀계 화합물로 구성되는 그룹으로부터 적어도 하나 이상 선택될 수 있다.First, in order to manufacture the aromatic ring-containing polymer, a monomer is prepared. The monomer may be selected from at least one of a group consisting of a pyrene-based compound, a fluorene-based compound, a benzene-based compound, a naphthalene-based compound, or a phenol-based compound.

상기 단량체는 9,9-비스(4-하이드록시페닐)플루오렌(9,9-bis(4-hydroxyphenyl)fluorene), 1-하이드록시 파이렌(1-hydroxy Pyrene) 및 벤잘데하이드(Benzaldehyde)를 포함할 수 있다.The above monomers may include 9,9-bis(4-hydroxyphenyl)fluorene, 1-hydroxy Pyrene, and Benzaldehyde.

상기 단량체는 9,9-비스(4-하이드록시페닐)플루오렌(9,9-bis(4-hydroxyphenyl)fluorene), 1-하이드록시 파이렌(1-hydroxy Pyrene) 및 2-나프탈데하이드(2-Naphthaldehyde)를 포함할 수 있다.The above monomers may include 9,9-bis(4-hydroxyphenyl)fluorene, 1-hydroxy Pyrene, and 2-Naphthaldehyde.

상기 단량체는 4-페닐페놀(4-phenylphenol), 1-하이드록시 파이렌(1-hydroxy Pyrene) 및 벤잘데하이드를 포함할 수 있다.The above monomers may include 4-phenylphenol, 1-hydroxy pyrene, and benzaldehyde.

상기 단량체는 4-페닐페놀, 1-하이드록시 파이렌 및 벤잘데하이드를 포함할 수 있다.The above monomers may include 4-phenylphenol, 1-hydroxy pyrene and benzaldehyde.

상기 단량체는 9,9-비스(4-하이드록시페닐)플루오렌, 1-하이드록시 파이렌, 벤잘데하이드 및 벤질알콜(Benzylalcohol)을 포함할 수 있다.The above monomers may include 9,9-bis(4-hydroxyphenyl)fluorene, 1-hydroxypyrene, benzaldehyde, and benzylalcohol.

상기 단량체는 9,9-비스(4-하이드록시페닐)플루오렌, 1-하이드록시 파이렌, 2-나프탈데하이드 및 벤질알콜을 포함할 수 있다.The above monomers may include 9,9-bis(4-hydroxyphenyl)fluorene, 1-hydroxypyrene, 2-naphthalaldehyde, and benzyl alcohol.

상기 단량체는 4-페닐페놀, 1-하이드록시 파이렌, 벤잘데하이드 및 벤질 알콜을 포함할 수 있다.The above monomers may include 4-phenylphenol, 1-hydroxy pyrene, benzaldehyde and benzyl alcohol.

상기 단량체는 4-페닐페놀, 1-하이드록시 파이렌, 나프탈데하이드 및 벤질 알콜을 포함할 수 있다.The above monomers may include 4-phenylphenol, 1-hydroxy pyrene, naphthalaldehyde and benzyl alcohol.

상기 단량체는 열산발생제의 존재 하에서 중합될 수 있다. 상기 열산발생제는 p-톨루엔술폰산 모노수화물(p-Toluenesulfonic monohydrate)을 포함할 수 있다.The above monomer can be polymerized in the presence of a thermal oxidizer. The thermal oxidizer can include p-toluenesulfonic acid monohydrate.

상기 단량체는 약 3시간 내지 약 8시간 동안 중합될 수 있다. 상기 단량체는 약 90℃ 내지 약 140℃의 온도에서 중합될 수 있다.The above monomer can be polymerized for about 3 hours to about 8 hours. The above monomer can be polymerized at a temperature of about 90° C. to about 140° C.

상기 중합 공정을 통하여 형성된 중합체는 피리딘(pyridine) 등에 의해서 중화될 수 있다.The polymer formed through the above polymerization process can be neutralized by pyridine or the like.

또한, 상기 중화된 중합체는 염산 수용액 또는 증류수에 의해서 정제되고, 헵탄 등에 의해서 추출될 수 있다.Additionally, the neutralized polymer can be purified by using an aqueous hydrochloric acid solution or distilled water, and extracted by using heptane or the like.

이에 따라서, 상기 방향족 함유 중합체가 형성될 수 있다.Accordingly, the aromatic-containing polymer can be formed.

실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물은 유기 용매를 포함한다. 상기 유기 용매는 테트라히드로나프탈렌, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르(PGME), 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(PGMEA), 시클로헥사논, 에틸락테이트, 프로필렌 글리콜 n-프로필 에테르, 디메틸 포름아미드(DMF), 감마-부티로락톤, 에톡시 에탄올, 메톡시 에탄올, 메닐-3-메톡시프로피오네이트(MMP) 또는 에틸-3-에톡시프로피오네이트(EEP)로 구성되는 그룹으로부터 적어도 하나 이상 선택될 수 있다.The polymer composition for manufacturing a hard mask according to an embodiment comprises an organic solvent. The organic solvent may be at least one selected from the group consisting of tetrahydronaphthalene, propylene glycol monomethyl ether (PGME), propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), cyclohexanone, ethyl lactate, propylene glycol n-propyl ether, dimethyl formamide (DMF), gamma-butyrolactone, ethoxyethanol, methoxyethanol, menyl-3-methoxypropionate (MMP), or ethyl-3-ethoxypropionate (EEP).

상기 유기 용매의 함량은 전체 조성물 기준으로, 약 40wt% 내지 약 90wt%일 수 있다. 상기 유기 용매의 함량은 전체 조성물 기준으로, 약 50wt% 내지 약 80wt%일 수 있다. 상기 유기 용매의 함량은 전체 조성물 기준으로, 약 55wt% 내지 약 75wt%일 수 있다.The content of the organic solvent may be from about 40 wt% to about 90 wt% based on the entire composition. The content of the organic solvent may be from about 50 wt% to about 80 wt% based on the entire composition. The content of the organic solvent may be from about 55 wt% to about 75 wt% based on the entire composition.

실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물은 경화제를 더 포함할 수 있다. 상기 경화제는 2개 이상의 가교 형성 관능기를 갖는 화합물을 포함할 수 있다. 상기 가교 형성 관능기는 옥세타닐기, 옥사졸린기, 시클로카보네이트기, 알코올시시릴기, 아미노 메티올기 또는 알콕시메틸기, 아지리디닐기, 메티올기, 이소시아네이트기, 알콕시메틸아미노기 또는 다관능성 에폭시기 등으로 구성되는 그룹으로부터 적어도 하나 이상 선택될 수 있다.The polymer composition for manufacturing a hard mask according to the embodiment may further include a curing agent. The curing agent may include a compound having two or more cross-linking functional groups. The cross-linking functional groups may be at least one selected from the group consisting of an oxetanyl group, an oxazoline group, a cyclocarbonate group, an alcoholisiryl group, an amino methion group or an alkoxymethyl group, an aziridinyl group, a methion group, an isocyanate group, an alkoxymethylamino group or a polyfunctional epoxy group.

실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물은 가교제를 더 포함할 수 있다. 상기 가교제는 상기 방향족 화합물의 중합체의 반복단위를 가교할 수 있는 것으로서, 예를 들면, 상기 중합체의 히드록시기와 반응할 수 있다. 상기 가교제에 의해, 하드마스크용 조성물의 경화특성이 보다 강화될 수 있다.The polymer composition for manufacturing a hard mask according to the embodiment may further include a crosslinking agent. The crosslinking agent is capable of crosslinking repeating units of the polymer of the aromatic compound, and may react with, for example, a hydroxyl group of the polymer. By the crosslinking agent, the curing characteristics of the composition for a hard mask may be further enhanced.

상기 가교제의 예로서 멜라민, 아미노 수지, 글리콜루릴 화합물 또는 비스에폭시 화합물 등을 들 수 있다.Examples of the crosslinking agent include melamine, amino resin, glycoluril compound, or bisepoxy compound.

상기 가교제는, 구체적인 예를 들면, 에테르화된 아미노 수지, 예를 들면 메틸화되거나 부틸화된 멜라민(구체적인 예로는, N-메톡시메틸-멜라민 또는 N-부톡시메틸-멜라민) 및 메틸화되거나 부틸화된 우레아(urea) 수지(구체적인 예로는, Cymel U-65 Resin 또는 UFR 80 Resin), 글리콜루릴 유도체, 비스(히드록시메틸)-p-크레졸 화합물 등을 포함할 수 있다. 또한, 비스에폭시 계통의 화합물과 멜라민 계통의 화합물도 가교제로 사용할 수 있다.The crosslinking agent may include, for example, an etherified amino resin, for example, a methylated or butylated melamine (a specific example is N-methoxymethyl-melamine or N-butoxymethyl-melamine) and a methylated or butylated urea resin (a specific example is Cymel U-65 Resin or UFR 80 Resin), a glycoluril derivative, a bis(hydroxymethyl)-p-cresol compound, and the like. In addition, a bisepoxy series compound and a melamine series compound can also be used as a crosslinking agent.

실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물은 촉매를 더 포함할 있다.The polymer composition for manufacturing a hard mask according to an embodiment may further include a catalyst.

상기 촉매는 산 촉매 또는 염기성 촉매를 포함할 수 있다.The catalyst may include an acid catalyst or a basic catalyst.

상기 산 촉매는 열 활성화된 산 촉매를 사용할 수 있다. 산 촉매의 예로는 p-톨루엔 술폰산과 같은 유기산이 사용될 수 있다. 상기 산 촉매로서 열산 발생제(thermal acid generator: TAG)계통의 화합물을 사용할 수도 있다.The acid catalyst may be a heat-activated acid catalyst. An example of the acid catalyst may be an organic acid such as p-toluene sulfonic acid. A compound of the thermal acid generator (TAG) system may also be used as the acid catalyst.

상기 열산 발생제 계통 촉매의 예로서 피리디늄 p-톨루엔 술포네이트(pyridinium p-toluene sulfonate), 2,4,4,6-테트라브로모시클로헥사디엔온, 벤조인토실레이트, 2-니트로벤질토실레이트, 유기술폰산의 알킬에스테르 등을 들 수 있다.Examples of the above thermal acid generator system catalysts include pyridinium p-toluene sulfonate, 2,4,4,6-tetrabromocyclohexadienone, benzoin tosylate, 2-nitrobenzyl tosylate, and alkyl esters of organic sulfonic acids.

상기 염기성 촉매로는 NH4OH 또는 NR4OH(R은 알킬기)로 표시되는 암모늄 히드록사이드 중 선택되는 어느 하나를 사용할 수 있다.As the above basic catalyst, any one selected from among ammonium hydroxide represented by NH 4 OH or NR 4 OH (R is an alkyl group) can be used.

실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물이 상기 가교제를 포함하는 경우, 가교제의 함량은 상기 방향족 고리 함유 중합체 약 100중량부에 대하여 약 1 중량부 내지 약 30 중량부일 수 있고, 바람직하게 약 5 중량부 내지 약 20 중량부, 보다 바람직하게는 약 5 중량부 내지 약 10 중량부일 수 있다.When the polymer composition for manufacturing a hard mask according to the embodiment includes the crosslinking agent, the content of the crosslinking agent may be about 1 part by weight to about 30 parts by weight, preferably about 5 parts by weight to about 20 parts by weight, and more preferably about 5 parts by weight to about 10 parts by weight, relative to about 100 parts by weight of the aromatic ring-containing polymer.

실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물이 상기 촉매를 포함하는 경우, 상기 촉매의 함량은 상기 방향족 고리 함유 중합체 약 100중량부에 대하여 약 0.001 중량부 내지 약 5중량부일 수 있고, 바람직하게는 약 0.1 중량부 내지 약 2중량부일 수 있고, 보다 바람직하게는 약 0.1중량부 내지 약 1 중량부일 수 있다.When the polymer composition for manufacturing a hard mask according to an embodiment includes the catalyst, the content of the catalyst may be about 0.001 part by weight to about 5 parts by weight, preferably about 0.1 part by weight to about 2 parts by weight, and more preferably about 0.1 part by weight to about 1 part by weight, based on about 100 parts by weight of the aromatic ring-containing polymer.

상기 가교제 및 상기 촉매의 함량 범위 내에서, 실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물은 내에칭성, 내열성, 평탄성을 열화시키지 않으면서, 적절한 가교 특성을 획득할 수 있다.Within the content range of the crosslinking agent and the catalyst, the polymer composition for manufacturing a hard mask according to the embodiment can obtain appropriate crosslinking properties without deteriorating etching resistance, heat resistance, and flatness.

실시예에 따른 하드 마스크 제조용 조성물은 하드 마스크의 표면 특성, 접착성 향상을 위해 계면 활성제를 더 포함할 수도 있다. 상기 계면활성제로는 알킬벤젠설폰산염, 알킬피리디늄염, 폴리에틸렌글리콜류, 4차 암모늄염 등이 사용될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 계면활성제의 함량은 예를 들면, 상기 방향족 고리 함유 중합체 약 100중량부에 대하여 약 0.1 중량부 내지 약 10 중량부일 수 있다.The composition for manufacturing a hard mask according to the embodiment may further include a surfactant to improve the surface properties and adhesiveness of the hard mask. As the surfactant, alkylbenzenesulfonate, alkylpyridinium salt, polyethylene glycol, quaternary ammonium salt, etc. may be used, but are not limited thereto. The content of the surfactant may be, for example, about 0.1 part by weight to about 10 parts by weight based on about 100 parts by weight of the aromatic ring-containing polymer.

상기 방향족 고리 함유 중합체는 유기 용매에 대하여 용해도를 가질 수 있다. 상기 방향족 고리 함유 중합체는 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트에 대하여, 약 30wt% 이상의 용해도를 가질 수 있다. 상기 방향족 고리 함유 중합체는 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트에 대하여, 약 35wt% 이상의 용해도를 가질 수 있다. 상기 방향족 고리 함유 중합체는 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트에 대하여, 약 40wt% 이상의 용해도를 가질 수 있다. 상기 방향족 고리 함유 중합체는 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트에 대하여, 약 44wt% 이상의 용해도를 가질 수 있다. 상기 방향족 고리 함유 중합체는 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트에 대하여, 약 49wt% 이상의 용해도를 가질 수 있다. 상기 방향족 고리 함유 중합체는 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트에 대하여, 약 55wt% 이상의 용해도를 가질 수 있다. 상기 방향족 고리 함유 중합체는 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트에 대하여, 약 59wt% 이상의 용해도를 가질 수 있다. 상기 방향족 고리 함유 중합체는 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트에 대하여, 약 80wt%의 용해도의 최대값을 가질 수 있다.The above aromatic ring-containing polymer may have solubility in an organic solvent. The aromatic ring-containing polymer may have a solubility of about 30 wt% or more in propylene glycol monomethyl ether acetate. The aromatic ring-containing polymer may have a solubility of about 35 wt% or more in propylene glycol monomethyl ether acetate. The aromatic ring-containing polymer may have a solubility of about 40 wt% or more in propylene glycol monomethyl ether acetate. The aromatic ring-containing polymer may have a solubility of about 44 wt% or more in propylene glycol monomethyl ether acetate. The aromatic ring-containing polymer may have a solubility of about 49 wt% or more in propylene glycol monomethyl ether acetate. The aromatic ring-containing polymer may have a solubility of about 55 wt% or more in propylene glycol monomethyl ether acetate. The above aromatic ring-containing polymer can have a solubility of about 59 wt% or more in propylene glycol monomethyl ether acetate. The above aromatic ring-containing polymer can have a maximum solubility value of about 80 wt% in propylene glycol monomethyl ether acetate.

상기 용해도는 하기의 방법에 의해서 측정될 수 있다.The above solubility can be measured by the following method.

상온에서 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(PGMEA)에 상기 방향족 고리 함유 중합체가 지속적으로 첨가되고, 교반된다. 상기 방향족 고리 함유 중합체가 석출될 때, 첨가된 고형분 함량이 상기 용해도로 도출될 수 있다.The aromatic ring-containing polymer is continuously added to propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) at room temperature and stirred. When the aromatic ring-containing polymer is precipitated, the added solid content can be derived from the solubility.

상기 방향족 고리 함유 중합체는 상기와 같은 증가된 용해도를 가지기 때문에, 실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물은 증가된 코팅 두께를 가질 수 있다.Since the above aromatic ring-containing polymer has the increased solubility as described above, the polymer composition for manufacturing a hard mask according to the embodiment can have an increased coating thickness.

실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물에 있어서, 코팅 두께가 15000Å을 초과할 수 있다. 실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물에 있어서, 상기 코팅 두께가 20000Å을 초과할 수 있다. 실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물에 있어서, 상기 코팅 두께가 25000Å을 초과할 수 있다. 실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물에 있어서, 상기 코팅 두께의 최대값은 250000Å일 수 있다. In the polymer composition for manufacturing a hard mask according to an embodiment, the coating thickness may exceed 15,000 Å. In the polymer composition for manufacturing a hard mask according to an embodiment, the coating thickness may exceed 20,000 Å. In the polymer composition for manufacturing a hard mask according to an embodiment, the coating thickness may exceed 25,000 Å. In the polymer composition for manufacturing a hard mask according to an embodiment, the maximum value of the coating thickness may be 250,000 Å.

상기 코팅 두께는 다음과 같은 방법에 의해서 측정될 수 있다. 실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물은 30인치 실리콘 웨이퍼에 스핀 코팅되고, 건조되고, 경화된다. 이와 같이 형성된 하드 마스크의 평균 두께가 상기 코팅 두께이다. 즉, 하기의 조건에 의해서 형성된 하드 마스크의 두께가 코팅 두께일 수 있다.The above coating thickness can be measured by the following method. The polymer composition for manufacturing a hard mask according to the embodiment is spin-coated on a 30-inch silicon wafer, dried, and cured. The average thickness of the hard mask formed in this manner is the above coating thickness. That is, the thickness of the hard mask formed under the following conditions can be the coating thickness.

상기 코팅 조건은 약 1000rpm의 웨이퍼 회전 속도 및 약 10초의 코팅 시간일 수 있다.The above coating conditions may be a wafer rotation speed of about 1000 rpm and a coating time of about 10 seconds.

또한, 상기 건조 조건은 약 250℃의 온도 및 약 1분의 건조 시간일 수 있다.Additionally, the drying conditions may be a temperature of about 250°C and a drying time of about 1 minute.

또한, 상기 경화 조건은 약 400℃의 온도 및 약 2분의 베이킹 시간일 수 있다.Additionally, the curing conditions may be a temperature of about 400°C and a baking time of about 2 minutes.

실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물은 상기와 같은 범위로 코팅 두께를 가지기 때문에, 두꺼운 하드 마스크를 구현할 수 있다. 이에 따라서, 실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물은 식각 대상층을 효율적으로 보호하고, 미세 패턴을 효과적으로 구현할 수 있다.Since the polymer composition for manufacturing a hard mask according to the embodiment has a coating thickness in the above range, a thick hard mask can be implemented. Accordingly, the polymer composition for manufacturing a hard mask according to the embodiment can efficiently protect an etching target layer and effectively implement a fine pattern.

실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물은 충진 깊이를 가질 수 있다. 실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물에 있어서, 상기 충진 깊이는 약 300㎚를 초과할 수 있다. 실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물에 있어서, 상기 충진 깊이는 약 330㎚를 초과할 수 있다. 실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물에 있어서, 상기 충진 깊이는 약 360㎚를 초과할 수 있다. 실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물에 있어서, 상기 충진 깊이는 약 390㎚를 초과할 수 있다. 상기 충진 깊이의 최대 값은 약 5000㎚일 수 있다.The polymer composition for manufacturing a hard mask according to an embodiment can have a filling depth. In the polymer composition for manufacturing a hard mask according to an embodiment, the filling depth can exceed about 300 nm. In the polymer composition for manufacturing a hard mask according to an embodiment, the filling depth can exceed about 330 nm. In the polymer composition for manufacturing a hard mask according to an embodiment, the filling depth can exceed about 360 nm. In the polymer composition for manufacturing a hard mask according to an embodiment, the filling depth can exceed about 390 nm. The maximum value of the filling depth can be about 5000 nm.

상기 충진 깊이는 다음과 같은 방법에 의해서 측정될 수 있다.The above filling depth can be measured by the following method.

먼저, 폭이 약 40㎚이고, 간격이 195㎚이고, 깊이가 400㎚ 이상인 라인 패턴을 포함하는 실리콘 웨이퍼가 준비된다.First, a silicon wafer is prepared that includes a line pattern having a width of approximately 40 nm, a spacing of 195 nm, and a depth of at least 400 nm.

상기 실리콘 웨이퍼 상에 실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물이 상기 코팅 조건으로 코팅된다. 이후, 상기 코팅된 중합체 조성물은 상기 건조 조건으로 건조된다. 이후, 상기 건조된 중합체 조성물은 상기 경화 조건으로 베이킹된다.A polymer composition for manufacturing a hard mask according to an embodiment is coated on the silicon wafer under the above coating conditions. Thereafter, the coated polymer composition is dried under the above drying conditions. Thereafter, the dried polymer composition is baked under the above curing conditions.

이때, 상기 충진 깊이는 상기 라인 패턴에 충진된 하드 마스크의 깊이이다.At this time, the filling depth is the depth of the hard mask filled in the line pattern.

실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물은 상기와 같은 범위를 가지기 때문에, 상기 하드 마스크는 미세 패턴에도 균일하게 형성될 수 있다.Since the polymer composition for manufacturing a hard mask according to the embodiment has the above range, the hard mask can be uniformly formed even in a fine pattern.

실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물은 코팅 두께 가중 충진 깊이를 가질 수 있다.The polymer composition for manufacturing a hard mask according to an embodiment may have a coating thickness weighted filling depth.

실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물에 있어서, 상기 코팅 두께 가중 충진 깊이가 0.45㎛2 를 초과할 수 있다. 실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물에 있어서, 상기 코팅 두께 가중 충진 깊이가 0.45㎛2 를 초과할 수 있다. 실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물에 있어서, 상기 코팅 두께 가중 충진 깊이가 0.55㎛2 를 초과할 수 있다. 실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물에 있어서, 상기 코팅 두께 가중 충진 깊이가 0.6㎛2 를 초과할 수 있다. In the polymer composition for manufacturing a hard mask according to an embodiment, the coating thickness weighted filling depth may exceed 0.45 μm 2 . In the polymer composition for manufacturing a hard mask according to an embodiment, the coating thickness weighted filling depth may exceed 0.45 μm 2 . In the polymer composition for manufacturing a hard mask according to an embodiment, the coating thickness weighted filling depth may exceed 0.55 μm 2 . In the polymer composition for manufacturing a hard mask according to an embodiment, the coating thickness weighted filling depth may exceed 0.6 μm 2 .

상기 코팅 두께 가중 충진 깊이는 상기 코팅 두께와 상기 충진 깊이를 곱한 값일 수 있다.The above coating thickness weighted filling depth may be a value obtained by multiplying the coating thickness and the filling depth.

상기 코팅 두께 가중 충진 깊이는 하기의 수식 1로 표시될 수 있다.The above coating thickness weighted filling depth can be expressed by the following mathematical formula 1.

[수식 1][Formula 1]

코팅 두께 가중 충진 깊이 = 코팅 두께 × 충진 깊이Coating thickness weighted fill depth = Coating thickness × Fill depth

실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물은 상기와 같은 범위로 코팅 두께 가중 충진 깊이를 가지기 때문에, 두꺼운 하드 마스크를 형성하면서도, 미세 패턴에 균일하게 코팅될 수 있다.Since the polymer composition for manufacturing a hard mask according to the embodiment has a coating thickness weighted filling depth in the range as described above, a thick hard mask can be formed while being uniformly coated on a fine pattern.

실시예에 따른 반도체 소자의 제조 방법은 식각 대상층을 포함하는 반도체 기판을 준비하는 단계; 상기 반도체 기판 상에 하드 마스크를 형성하는 단계; 상기 하드 마스크를 패터닝하는 단계; 및 상기 식각 대상층을 패터닝하는 단계를 포함한다.A method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment comprises the steps of: preparing a semiconductor substrate including an etching target layer; forming a hard mask on the semiconductor substrate; patterning the hard mask; and patterning the etching target layer.

또한, 상기 하드 마스크를 형성하는 단계는 상기 식각 대상층 상에 중합체 조성물을 코팅하여, 중합체 조성물층을 형성하는 단계; 및 상기 중합체 조성물을 경화시키는 단계를 포함한다.In addition, the step of forming the hard mask includes the step of coating a polymer composition on the etching target layer to form a polymer composition layer; and the step of curing the polymer composition.

도 1 내지 도 5는 실시예에 따른 반도체 소자의 제조 공정이 도시된 도면들이다.Figures 1 to 5 are drawings illustrating a manufacturing process of a semiconductor device according to an embodiment.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물이 사용되어, 반도체 소자가 제조될 수 있다.Referring to FIGS. 1 to 5, a polymer composition for manufacturing a hard mask according to an embodiment can be used to manufacture a semiconductor device.

도 1에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(10) 상에 식각 대상층(11)이 형성된다. 이후, 상기 식각 대상층(11) 상에 실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물이 코팅되고, 건조되고, 베이킹되어, 하드 마스크(12)가 형성된다. 이후, 상기 하드 마스크(12) 상에 포토레지스트 조성물이 코팅된다. 이에 따라서, 포토레지스트 막(13)이 형성된다.As illustrated in FIG. 1, an etching target layer (11) is formed on a semiconductor substrate (10). Thereafter, a polymer composition for manufacturing a hard mask according to an embodiment is coated on the etching target layer (11), dried, and baked, thereby forming a hard mask (12). Thereafter, a photoresist composition is coated on the hard mask (12). Accordingly, a photoresist film (13) is formed.

상기 식각 대상층 상에 상기 중합체 조성물이 스핀 코팅, 에어스프레이, 전기분무(electrospary), 딥 코팅(dip coating), 스프레이 코팅(spary coating), 닥터블래이드법 또는 바코팅(bar coating) 중에서 선택된 하나에 의해서 코팅된다.The polymer composition is coated on the etching target layer by one selected from spin coating, air spray, electrospray, dip coating, spray coating, doctor blade method, or bar coating.

상기 중합체 조성물은 스핀-온 코팅(spin-on coating) 방법으로 도포될 수 있다. 상기 중합체 조성물의 도포 두께는 한정되지는 않지만 예를 들어, 약 10㎚ 내지 약 10000㎚, 구체적으로 약 10㎚ 내지 약 1000㎚일 수 있다.The above polymer composition can be applied by a spin-on coating method. The coating thickness of the polymer composition is not limited, but may be, for example, from about 10 nm to about 10,000 nm, specifically from about 10 nm to about 1,000 nm.

또한, 상기 반도체 기판은 실리콘 기판, 글래스 기판, GaN 기판, 실리카 기판, 금속 기판 또는 고분자 기판으로 구성되는 그룹으로부터 선택될 수 있다.Additionally, the semiconductor substrate may be selected from the group consisting of a silicon substrate, a glass substrate, a GaN substrate, a silica substrate, a metal substrate, or a polymer substrate.

또한, 상기 식각 대상층은 산화막, 질화막, 실리콘 막 또는 금속막으로 구성되는 그룹으로부터 적어도 하나 이상 선택될 수 있다.Additionally, the etching target layer may be selected from at least one of a group consisting of an oxide film, a nitride film, a silicon film, or a metal film.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 포토레지스트 막(13)은 노과 및 현상 공정에 의해서 패터닝되고, 상기 하드 마스크 상에 포토레지스트 패턴(13a)이 형성된다.As shown in Fig. 2, the photoresist film (13) is patterned by a photolithography and development process, and a photoresist pattern (13a) is formed on the hard mask.

상기 포토레지스트막을 노광하는 단계는 예를 들어 ArF, KrF 또는 EUV 등을 사용하여 수행할 수 있다. 그리고 노광후 약 200 내지 500℃에서 열처리 공정이 수행될 수 있다. 상기 현상 공정에서, 테트라메틸 암모늄 하이드록사이드(TMAH) 수용액 등과 같은 현상액이 사용될 수 있다.The step of exposing the above photoresist film can be performed using, for example, ArF, KrF, or EUV. Then, a heat treatment process can be performed at about 200 to 500°C after exposure. In the development process, a developer such as a tetramethyl ammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution can be used.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 포토레지스트 패턴(13a)이 에칭 마스크로 사용되어, 상기 하드 마스크(12)가 패터닝된다. 이에 따라서, 상기 식각 대상층(11) 상에 하드 마스크 패턴(12a)이 형성된다.As shown in Fig. 3, the photoresist pattern (13a) is used as an etching mask, and the hard mask (12) is patterned. Accordingly, a hard mask pattern (12a) is formed on the etching target layer (11).

상기 하드 마스크 패턴의 두께는 약 10nm 내지 약 10000nm일 수 있다.The thickness of the above hard mask pattern can be from about 10 nm to about 10,000 nm.

상기 하드 마스크가 형성되기 위한 에칭 공정에서, 에칭 가스가 사용될 수 있다. 상기 에칭 가스는 CF4, CHF3, SF6, Cl2, BCl3 및 O2 로 구성되는 그룹으부터 적어도 하나 이상 선택될 수 있다. 일 구현예에 의하면 상기 에칭 가스로서 C4F8 및 CHF3 혼합가스가 사용되며, 이들의 혼합비는 1:10 내지 10:1의 부피비일 수 있다.In the etching process for forming the above hard mask, an etching gas may be used. The etching gas may be selected from at least one selected from the group consisting of CF 4 , CHF 3 , SF 6 , Cl 2 , BCl 3 and O 2 . According to one embodiment, a mixed gas of C4F8 and CHF3 is used as the etching gas, and the mixing ratio thereof may be a volume ratio of 1:10 to 10:1.

상기 식각 대상층은 복수의 패턴으로 형성될 수 있다. 복수의 패턴은 금속 패턴, 반도체 패턴, 절연체 패턴 등과 같이 다양할 수 있다. 예를 들어 반도체 집적 회로 디바이스내의 다양한 패턴으로 적용될 수 있다.The above etching target layer can be formed into a plurality of patterns. The plurality of patterns can be diverse, such as a metal pattern, a semiconductor pattern, an insulator pattern, etc. For example, it can be applied as various patterns in a semiconductor integrated circuit device.

상기 식각 대상층은 최종적으로 패턴하고자 하는 재료를 함유하며, 예를 들어 알루미늄, 구리 등과 같은 금속층, 실리콘과 같은 반도체층 또는 산화규소, 질화규소 등과 같은 절연층일 수 있다. 피식각막은 스퍼터링, 전자빔 증착, 화학기상증착, 물리기상증착 등의 다양한 방법에 따라 형성될 수 있다. 피식각막은 예를 들어 화학 기상 증착법 등으로 형성될 수 있다.The above etching target layer contains a material to be ultimately 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 etching film may be formed by various methods such as sputtering, electron beam deposition, chemical vapor deposition, or physical vapor deposition. The etching film may be formed by, for example, a chemical vapor deposition method.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 하드 마스크 패턴(12a)이 에칭 마스크로 사용되어, 상기 식각 대상층(11)은 패터닝된다. 이에 따라서, 상기 반도체 기판(10) 상에 피식각 패턴(11a)이 형성된다.As shown in Fig. 4, the hard mask pattern (12a) is used as an etching mask, and the etching target layer (11) is patterned. Accordingly, an etching pattern (11a) is formed on the semiconductor substrate (10).

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 하드 마스크 패턴(12a)이 제거된다.As shown in Fig. 5, the hard mask pattern (12a) is removed.

이에 따라서, 상기 반도체 기판(10) 상에 피식각 패턴(11a)이 형성되고, 후속 공정을 통하여, 반도체 소자 제조될 수 있다.Accordingly, an etching pattern (11a) is formed on the semiconductor substrate (10), and a semiconductor device can be manufactured through a subsequent process.

실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물은 상기와 같이, 화학식 1의 구조를 가지는 중합체를 포함한다. 또한, 상기 중합체는 적절한 중량 평균 분자량을 가질 수 있다.The polymer composition for manufacturing a hard mask according to the embodiment comprises a polymer having a structure of chemical formula 1 as described above. In addition, the polymer may have an appropriate weight average molecular weight.

또한, 상기 중합체는 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트에 대하여, 약 30wt% 초과의 용해도를 가질 수 있다. 실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물은 약 15000Å를 초과하는 코팅 두께를 가질 수 있다. 또한, 실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물은 약 300㎚를 초과하는 충진 깊이를 가질 수 있다. 또한, 실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물은 약 0.45㎛2 를 초과하는 코팅 두께 가중 충진 깊이를 가질 수 있다.In addition, the polymer can have a solubility in propylene glycol monomethyl ether acetate of greater than about 30 wt %. The polymer composition for manufacturing a hard mask according to the embodiment can have a coating thickness of greater than about 15000 Å. In addition, the polymer composition for manufacturing a hard mask according to the embodiment can have a filling depth of greater than about 300 nm. In addition, the polymer composition for manufacturing a hard mask according to the embodiment can have a coating thickness weighted filling depth of greater than about 0.45 μm 2 .

이에 따라서, 실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물은 반도체 기판 상에 균일하게 두껍게 코팅될 수 있다. 또한, 실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물은 미세 패턴에도 균일하게 채워질 수 있다.Accordingly, the polymer composition for manufacturing a hard mask according to the embodiment can be uniformly and thickly coated on a semiconductor substrate. In addition, the polymer composition for manufacturing a hard mask according to the embodiment can be uniformly filled even in a fine pattern.

따라서, 실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물은 식각 대상층을 적절하게 보호하면서, 상기 식각 대상층을 정확하게 식각할 수 있다. 또한, 실시예에 따른 중합체 조성물에 의해서 제조된 하드 마스크는 식각 대상층에 대해서 적절한 선택비를 가질 수 있다.Therefore, the polymer composition for manufacturing a hard mask according to the embodiment can accurately etch the etching target layer while appropriately protecting the etching target layer. In addition, the hard mask manufactured by the polymer composition according to the embodiment can have an appropriate selectivity with respect to the etching target layer.

또한, 실시예에 따른 하드 마스크 제조용 중합체 조성물은 두꺼운 하드 마스크를 형성하므로, 두꺼운 식각 대상층을 용이하게 패터닝할 수 있다.In addition, since the polymer composition for manufacturing a hard mask according to the embodiment forms a thick hard mask, a thick etching target layer can be easily patterned.

상기 내용을 하기 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 실시예의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.The above contents are explained in more detail by the following examples. However, the following examples are only for illustrating the present invention, and the scope of the examples is not limited to these examples.

제조예Manufacturing example

A1 : 9,9-비스(4-하이드록시페닐)플루오렌(9,9-bis(4-hydroxyphenyl)fluorene)A1: 9,9-bis(4-hydroxyphenyl)fluorene

A2 : 4-페닐페놀 (4-phenylphenol)A2: 4-phenylphenol

B : 1-하이드록시 파이렌 (1-hydroxy Pyrene)B: 1-hydroxy pyrene

C1 : 벤잘데하이드(Benzaldehyde)C1: Benzaldehyde

C2 : 2-나프탈데하이드(2-Naphthaldehyde)C2: 2-Naphthaldehyde

D : 벤질알콜(Benzylalcohol)D: Benzyl alcohol

E : 1,4-벤젠디메탄올(1,4-Benzenedimethanol)E: 1,4-Benzenedimethanol

제조예 1Manufacturing example 1

플라스크에 약 10 중량부의 9,9-비스(4-하이드록시페닐)플루오렌, 약 3.74 중량부의 1-하이드록시 파이렌, 약 2.7 중량부의 벤잘데하이드(Benzaldehyde), 약 8.5 중량부의 톨루엔(Toluene) 및 약 25 중량부의 테트라린(tetralin)이 투입되고, 약 120℃의 온도에서 충분히 교반된다. 이후, 약 0.27 중량부의 p-톨루엔술폰산 모노수화물(p-Toluenesulfonic monohydrate)이 상기 플라스크에 첨가되고, 약 120℃의 온도에서, 약 5시간 동안 반응된다. 상기 반응물은 피리딘(Pyridine)으로 중화되고, 약 1wt% 염산 수용액 및 증류수에 의해서 정제된다. 이후, 상기 정제된 반응물은 헵탄에 의해서 추출되고, 방향족 고리 함유 중합체가 얻어진다.About 10 parts by weight of 9,9-bis(4-hydroxyphenyl)fluorene, about 3.74 parts by weight of 1-hydroxypyrene, about 2.7 parts by weight of benzaldehyde, about 8.5 parts by weight of toluene, and about 25 parts by weight of tetralin are charged into a flask and stirred sufficiently at a temperature of about 120°C. Then, about 0.27 parts by weight of p-toluenesulfonic monohydrate is added to the flask and reacted at a temperature of about 120°C for about 5 hours. The reactant is neutralized with pyridine and purified with about 1 wt% aqueous hydrochloric acid solution and distilled water. Thereafter, the purified reactant is extracted with heptane, and an aromatic ring-containing polymer is obtained.

제조예 2 내지 제조예 10Manufacturing examples 2 to 10

하기의 표 1에 기재된 바와 같이, 단량체의 함량이 달라졌다. 나머지 공정은 제조예 1이 참조되었다.As described in Table 1 below, the monomer content was changed. The remaining process was referenced to Manufacturing Example 1.

구분division A1
(중량부)
A1
(weight)
A2
(중량부)
A2
(weight)
B
(중량부)
B
(weight)
C1
(중량부)
C1
(weight)
C2
(중량부)
C2
(weight)
D
(중량부)
D
(weight)
E
(중량부)
E
(weight)
제조예 1Manufacturing example 1 1010 3.743.74 2.72.7 제조예 2Manufacturing example 2 1010 3.743.74 6.686.68 제조예 3Manufacturing example 3 1010 7.697.69 9.359.35 제조예 4Manufacturing example 4 1010 7.697.69 13.7613.76 제조예 5Manufacturing example 5 1010 3.743.74 9.349.34 3.173.17 제조예 6Manufacturing example 6 1010 3.743.74 13.7413.74 3.173.17 제조예 7Manufacturing example 7 1010 7.697.69 9.529.52 3.173.17 제조예 8Manufacturing example 8 1010 7.697.69 13.7413.74 3.173.17 제조예 9Manufacturing example 9 1010 12.1712.17 제조예 10Manufacturing example 10 7.697.69 13.713.7

실시예 1Example 1

제조예 1에서 얻어진 중합체 약 70 중량부 및 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트 약 30 중량부가 균일하게 혼합되어, 하드 마스크 제조용 중합체 조성물이 제조되었다.About 70 parts by weight of the polymer obtained in Manufacturing Example 1 and about 30 parts by weight of propylene glycol monomethyl ether acetate were uniformly mixed to produce a polymer composition for manufacturing a hard mask.

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

히기의 표 2에 기재된 바와 같이, 중합체 및 유기 용매의 함량이 달라졌다.As described in Table 2 of the present invention, the contents of polymer and organic solvent were varied.

구분division 중합체 종류Type of polymer 중합체 함량
(중량부)
Polymer content
(weight)
PGMEA
(중량부)
PGMEA
(weight)
실시예 1Example 1 제조예 1Manufacturing example 1 7070 3030 실시예 2Example 2 제조예 2Manufacturing example 2 7070 3030 실시예 3Example 3 제조예 3Manufacturing example 3 7070 3030 실시예 4Example 4 제조예 4Manufacturing example 4 7070 3030 실시예 5Example 5 제조예 5Manufacturing example 5 7070 3030 실시예 6Example 6 제조예 6Manufacturing example 6 7070 3030 실시예 7Example 7 제조예 7Manufacturing example 7 7070 3030 실시예 8Example 8 제조예 8Manufacturing example 8 7070 3030 비교예 1Comparative Example 1 제조예 9Manufacturing example 9 7070 3030 비교예 2Comparative Example 2 제조예 10Manufacturing example 10 7070 3030

평가예Evaluation example

평가예 1. 용해도Evaluation Example 1. Solubility

상온에서 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트(PGMEA)에 제조예들에서 제조된 중합체들은 지속적으로 첨가하고, 교반되었다. 상기 중합체가 석출될 때의 고형분 함량이 상기 용해도로 도출되었다.The polymers prepared in the manufacturing examples were continuously added to propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) at room temperature and stirred. The solid content when the polymer precipitated was derived from the solubility.

평가예 2. 중량 평균 분자량Evaluation Example 2. Weight average molecular weight

제조예들에서 제조된 중합체들의 중량 평균 분자량은 상기 겔 침투 크로마토그래피 장비(gel permeation chromatography;GPC, Waters 社 E2695 separations module W/SHC(blue))에 의해서, 측정되었다. 상기 중합체들은 테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran, THF)에 용해되었고, 폴리스티렌 환산 중량 평균 분자량으로 측정되었다.The weight average molecular weight of the polymers manufactured in the manufacturing examples was measured by gel permeation chromatography (GPC, Waters E2695 separations module W/SHC (blue)). The polymers were dissolved in tetrahydrofuran (THF) and measured as the polystyrene-converted weight average molecular weight.

평가예 3. 코팅 두께Evaluation Example 3. Coating Thickness

30인치 실리콘 웨이퍼가 약 1000rpm으로 회전하는 상태에서, 상기 실리콘 웨이퍼의 상면에, 실시예들 및 비교예들에 따른 중합체 조성물이 상기 재료 코팅 track 장비(Tokyo Electron 社 TEL-MARK 8 / 8 inch Wafer)를 이용하여 상기 웨이퍼 위에 코팅된 후, 400℃에서 베이크되었다. 상기 실리콘 웨이퍼 상에 형성된 하드 마스크의 두께는 일본 DNS 社 VM-120 의해서, 상기 코팅 두께로 측정되었다.While a 30-inch silicon wafer was rotated at about 1000 rpm, polymer compositions according to examples and comparative examples were coated on the upper surface of the silicon wafer using the material coating track equipment (TEL-MARK 8 / 8 inch Wafer, Tokyo Electron Co.), and then baked at 400°C. The thickness of the hard mask formed on the silicon wafer was measured as the coating thickness by VM-120, DNS Co., Japan.

평가예 4. 충진 깊이Evaluation Example 4. Filling Depth

평가예 3과 동일한 방법으로 L/S Depth: 4000Å CD size: 40nm pattern si wafer 에 상기 하드마스크용 중합체 조성물이 코팅되고 베이크된 후, 상기 패턴 내에 충진 깊이가 측정되었다.In the same manner as Evaluation Example 3, the polymer composition for the hard mask was coated on a pattern si wafer having an L/S Depth of 4000Å and a CD size of 40nm, and then baked, and the filling depth within the pattern was measured.

평가예 5. 에칭 속도Evaluation Example 5. Etching Speed

상기 하드 마스크가 형성된 기판은 건식 식각 장비에 장착되고, 에칭 가스로상기 하드 마스크가 식각되었다. 동일한 조건으로, 비정질 카본층을 포함하는 실리콘 웨이퍼가 식각되었다. 상기 에칭 속도는 상기 비정질 카본층의 에칭 속도 100%를 기준으로, 상대적으로 비교되었다.The substrate on which the hard mask was formed was mounted on a dry etching device, and the hard mask was etched with an etching gas. Under the same conditions, a silicon wafer including an amorphous carbon layer was etched. The etching speed was relatively compared based on an etching speed of 100% of the amorphous carbon layer.

상기 에칭속도 측정은 나노종합기술원 기준에 따라, 나노종합기술원의 Dry etch 장비(Oxford 사, ICP380)를 사용하였다.The above etching rate measurement was performed using the Nano Comprehensive Technology Institute’s dry etch equipment (Oxford, ICP380) according to the Nano Comprehensive Technology Institute’s standards.

하기의 표 3에서와 같이, 제조예들에서 제조된 중합체의 중량 평균 분자량 및 용해도가 도출되었다.As shown in Table 3 below, the weight average molecular weight and solubility of the polymers manufactured in the manufacturing examples were derived.

구분division 중량평균분자량
(g/mol)
Weight average molecular weight
(g/mol)
용해도
(wt%)
Solubility
(wt%)
제조예 1Manufacturing example 1 37703770 5050 제조예 2Manufacturing example 2 37403740 5050 제조예 3Manufacturing example 3 36903690 4545 제조예 4Manufacturing example 4 37603760 4545 제조예 5Manufacturing example 5 39303930 6060 제조예 6Manufacturing example 6 39903990 6060 제조예 7Manufacturing example 7 38103810 5050 제조예 8Manufacturing example 8 36503650 5050 제조예 9Manufacturing example 9 32003200 1010 제조예 10Manufacturing example 10 28402840 55

하기의 표 4에서와 같이, 실시예들 및 비교예들에서 제조된 중합체 조성물의 코팅 두께, 충진 깊이 및 에칭 속도가 도출되었다.As shown in Table 4 below, the coating thickness, filling depth, and etching rate of the polymer compositions manufactured in the examples and comparative examples were derived.

구분division 코팅 두께
(Å)
Coating thickness
(Å)
충진 깊이
(㎚)
Filling depth
(nm)
에칭 속도
(%)
Etching speed
(%)
실시예 1Example 1 2300023000 400400 8080 실시예 2Example 2 2201022010 400400 7575 실시예 3Example 3 1936019360 400400 7979 실시예 4Example 4 1899018990 400400 7272 실시예 5Example 5 2591025910 400400 8484 실시예 6Example 6 2410024100 400400 8080 실시예 7Example 7 2345023450 400400 8383 실시예 8Example 8 2218022180 400400 8686 비교예 1Comparative Example 1 23502350 250250 8282 비교예 2Comparative Example 2 680680 230230 7373

상기 표 3 및 표 4에 기재된 바와 같이, 실시예들에 따른 중합체 조성물은 향상된 코팅성 및 에칭 속도를 가진다.As described in Tables 3 and 4 above, the polymer compositions according to the examples have improved coatability and etching speed.

Claims (20)

하기의 화학식 1로 표시되는 반복 단위를 포함하는 중합체를 포함하는 하드마스크 제조용 중합체 조성물.A polymer composition for manufacturing a hard mask, comprising a polymer comprising a repeating unit represented by the following chemical formula 1. [화학식 1][Chemical Formula 1]
Figure PCTKR2024013455-appb-img-000029
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[화학식 2][Chemical formula 2]
Figure PCTKR2024013455-appb-img-000030
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[화학식 3][Chemical Formula 3]
Figure PCTKR2024013455-appb-img-000031
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[화학식 4][Chemical Formula 4]
Figure PCTKR2024013455-appb-img-000032
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[화학식 5][Chemical Formula 5]
Figure PCTKR2024013455-appb-img-000033
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[화학식 6][Chemical formula 6]
Figure PCTKR2024013455-appb-img-000034
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상기 화학식 1에서, 상기 R1은 상기 화학식 2 또는 상기 화학식 3으로 구성되는 그룹으로부터 선택되고, 상기 R2 또는 상기 R3는 서로 독립적으로 상기 화학식 4 내지 6으로 구성되는 그룹으로부터 선택되고, 상기 R4 및 상기 R5는 서로 독립적으로 수소, 히드록시기, 탄소수 1개 내지 7개의 치환 또는 비치환되는 알킬기, 탄소수 5개 내지 12개의 치환 또는 비치환되는 아릴기 또는 탄소수 1 내지 7의 알데히드기로 구성되는 그룹으로부터 선택되고, 상기 n은 1 내지 30 중 하나의 자연수이고, 상기 m은 1 내지 30 중 하나의 자연수이고,In the chemical formula 1, R1 is selected from the group consisting of the chemical formula 2 or the chemical formula 3, R2 or R3 are each independently selected from the group consisting of the chemical formulas 4 to 6, R4 and R5 are each independently selected from the group consisting of hydrogen, a hydroxyl group, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 5 to 12 carbon atoms, or an aldehyde group having 1 to 7 carbon atoms, n is one natural number from 1 to 30, m is one natural number from 1 to 30, 상기 화학식 2, 상기 화학식 3, 상기 화학식 4, 상기 화학식 5 및 상기 화학식 6에서, 상기 R6, 상기 R7, 상기 R8, 상기 R9, 상기 R10, 상기 R11, 상기 R12 또는 상기 R13은 서로 독립적으로 수소, 히드록시기, 탄소수 1개 내지 7개의 치환 또는 비치환되는 알킬기, 탄소수 5개 내지 12개의 치환 또는 비치환되는 아릴기 또는 탄소수 1 내지 7의 알데히드기로 구성되는 그룹으로부터 선택된다.In the chemical formula 2, the chemical formula 3, the chemical formula 4, the chemical formula 5 and the chemical formula 6, the R6, the R7, the R8, the R9, the R10, the R11, the R12 or the R13 are each independently selected from a group consisting of hydrogen, a hydroxy group, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 5 to 12 carbon atoms or an aldehyde group having 1 to 7 carbon atoms.
제 1 항에 있어서, 상기 중합체의 중량 평균 분자량이 3250g/mol 내지 4200g/mol인 하드 마스크 제조용 중합체 조성물.A polymer composition for manufacturing a hard mask, wherein the weight average molecular weight of the polymer in claim 1 is 3250 g/mol to 4200 g/mol. 제 1 항에 있어서, 상기 R4, 상기 R6, 상기 R7 및 상기 R9은 히드록시기이고, 상기 R11, 상기 R12 및 상기 R13은 수소인 하드 마스크 제조용 중합체 조성물.A polymer composition for manufacturing a hard mask, wherein in claim 1, R4, R6, R7 and R9 are hydroxy groups, and R11, R12 and R13 are hydrogen. 제 3 항에 있어서, 상기 R5, 상기 R8 또는 상기 R10은 치환 또는 비치환되는 벤질기인 하드 마스크 제조용 중합체 조성물.A polymer composition for manufacturing a hard mask, wherein in claim 3, R5, R8 or R10 is a substituted or unsubstituted benzyl group. 제 1 항에 있어서, 상기 중합체는 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트에 대하여, 30wt% 이상의 용해도를 가지는 하드 마스크 제조용 중합체 조성물.A polymer composition for manufacturing a hard mask, wherein in claim 1, the polymer has a solubility of 30 wt% or more in propylene glycol monomethyl ether acetate. 제 1 항에 있어서, 코팅 두께가 15000Å을 초과하는 하드 마스크 제조용 중합체 조성물.A polymer composition for manufacturing a hard mask having a coating thickness exceeding 15,000 Å in the first paragraph. 제 6 항에 있어서, 충진 깊이가 300㎚를 초과하는 하드 마스크 제조용 중합체 조성물.A polymer composition for manufacturing a hard mask having a filling depth exceeding 300 nm in claim 6. 제 7 항에 있어서, 코팅 두께 가중 충진 깊이가 0.45㎛2 를 초과하고,In the 7th paragraph, the coating thickness weighted filling depth exceeds 0.45 ㎛ 2 , 상기 코팅 두께 가중 충진 깊이는 상기 코팅 두께와 상기 충진 깊이를 곱한 값인 하드 마스크 제조용 중합체 조성물.A polymer composition for manufacturing a hard mask, wherein the weighted filling depth of the coating thickness is a product of the coating thickness and the filling depth. 제 1 항에 있어서, 하기의 화학식 7로 표시되는 반복 단위를 포함하는 하드 마스크 제조용 중합체 조성물.A polymer composition for manufacturing a hard mask, comprising a repeating unit represented by the following chemical formula 7 in claim 1. [화학식 7][Chemical formula 7]
Figure PCTKR2024013455-appb-img-000035
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상기 화학식 7에서, 상기 n은 1 내지 30 중 하나의 자연수이고, 상기 m은 1 내지 30 중 하나의 자연수일 수 있다.In the chemical formula 7 above, n may be a natural number from 1 to 30, and m may be a natural number from 1 to 30.
제 1 항에 있어서, 하기의 화학식 8로 표시되는 반복 단위를 포함하는 하드 마스크 제조용 중합체 조성물.A polymer composition for manufacturing a hard mask, comprising a repeating unit represented by the following chemical formula 8 in claim 1. [화학식 8][Chemical formula 8]
Figure PCTKR2024013455-appb-img-000036
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상기 화학식 8에서, 상기 n은 1 내지 30 중 하나의 자연수이고, 상기 m은 1 내지 30 중 하나의 자연수일 수 있다.In the chemical formula 8 above, n may be a natural number from 1 to 30, and m may be a natural number from 1 to 30.
제 1 항에 있어서, 하기의 화학식 9로 표시되는 반복 단위를 포함하는 하드 마스크 제조용 중합체 조성물.A polymer composition for manufacturing a hard mask, comprising a repeating unit represented by the following chemical formula 9 in claim 1. [화학식 9][Chemical formula 9]
Figure PCTKR2024013455-appb-img-000037
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상기 화학식 9에서, 상기 n은 1 내지 30 중 하나의 자연수이고, 상기 m은 1 내지 30 중 하나의 자연수일 수 있다.In the chemical formula 9 above, n may be a natural number from 1 to 30, and m may be a natural number from 1 to 30.
제 1 항에 있어서, 하기의 화학식 10으로 표시되는 반복 단위를 포함하는 하드 마스크 제조용 중합체 조성물.A polymer composition for manufacturing a hard mask, comprising a repeating unit represented by the following chemical formula 10 in claim 1. [화학식 10][Chemical Formula 10]
Figure PCTKR2024013455-appb-img-000038
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상기 화학식 10에서, 상기 n은 1 내지 30 중 하나의 자연수이고, 상기 m은 1 내지 30 중 하나의 자연수일 수 있다.In the chemical formula 10 above, n may be a natural number from 1 to 30, and m may be a natural number from 1 to 30.
제 1 항에 있어서, 하기의 화학식 11로 표시되는 반복 단위를 포함하는 하드 마스크 제조용 중합체 조성물.A polymer composition for manufacturing a hard mask, comprising a repeating unit represented by the following chemical formula 11 in claim 1. [화학식 11][Chemical Formula 11]
Figure PCTKR2024013455-appb-img-000039
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상기 화학식 11에서, 상기 n은 1 내지 30 중 하나의 자연수이고, 상기 m은 1 내지 30 중 하나의 자연수일 수 있다.In the chemical formula 11 above, n may be a natural number from 1 to 30, and m may be a natural number from 1 to 30.
제 1 항에 있어서, 하기의 화학식 12로 표시되는 반복 단위를 포함하는 하드 마스크 제조용 중합체 조성물.A polymer composition for manufacturing a hard mask, comprising a repeating unit represented by the following chemical formula 12 in claim 1. [화학식 12][Chemical Formula 12]
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상기 화학식 12에서, 상기 n은 1 내지 30 중 하나의 자연수이고, 상기 m은 1 내지 30 중 하나의 자연수일 수 있다.In the chemical formula 12 above, n may be a natural number from 1 to 30, and m may be a natural number from 1 to 30.
제 1 항에 있어서, 하기의 화학식 13으로 표시되는 반복 단위를 포함하는 하드 마스크 제조용 중합체 조성물.A polymer composition for manufacturing a hard mask, comprising a repeating unit represented by the following chemical formula 13 in claim 1. [화학식 13][Chemical Formula 13]
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상기 화학식 13에서, 상기 n은 1 내지 30 중 하나의 자연수이고, 상기 m은 1 내지 30 중 하나의 자연수일 수 있다.In the chemical formula 13, n may be a natural number from 1 to 30, and m may be a natural number from 1 to 30.
제 1 항에 있어서, 하기의 화학식 14로 표시되는 반복 단위를 포함하는 하드 마스크 제조용 중합체 조성물.A polymer composition for manufacturing a hard mask, comprising a repeating unit represented by the following chemical formula 14 in claim 1. [화학식 14][Chemical Formula 14]
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상기 화학식 14에서, 상기 n은 1 내지 30 중 하나의 자연수이고, 상기 m은 1 내지 30 중 하나의 자연수일 수 있다.In the chemical formula 14 above, n may be a natural number from 1 to 30, and m may be a natural number from 1 to 30.
제 1 항에 있어서, 용매를 더 포함하는 하드 마스크 제조용 조성물In claim 1, a composition for manufacturing a hard mask further comprising a solvent 피렌계 화합물, 플루오렌계 화합물, 벤젠계 화합물, 나프탈계 화합물 또는 페놀계 화합물로 구성되는 그룹으로부터 적어도 하나 이상 선택되는 단량체를 준비하는 단계; 및A step of preparing at least one monomer selected from the group consisting of a pyrene compound, a fluorene compound, a benzene compound, a naphthalene compound or a phenol compound; and 상기 단량체를 중합하는 단계를 포함하고,Comprising a step of polymerizing the above monomer, 하기의 화학식 1로 표시되는 반복 단위를 포함하는 중합체를 포함하는 하드마스크 제조용 중합체 조성물의 제조 방법.A method for producing a polymer composition for manufacturing a hard mask, comprising a polymer comprising a repeating unit represented by the following chemical formula 1. [화학식 1][Chemical Formula 1]
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[화학식 2][Chemical formula 2]
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[화학식 3][Chemical Formula 3]
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[화학식 4][Chemical Formula 4]
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[화학식 5][Chemical Formula 5]
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[화학식 6][Chemical formula 6]
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Figure PCTKR2024013455-appb-img-000048
상기 화학식 1에서, 상기 R1은 상기 화학식 2 또는 상기 화학식 3으로 구성되는 그룹으로부터 선택되고, 상기 R2 또는 상기 R3는 서로 독립적으로 상기 화학식 4 내지 6으로 구성되는 그룹으로부터 선택되고, 상기 R4 및 상기 R5는 서로 독립적으로 수소, 히드록시기, 탄소수 1개 내지 7개의 치환 또는 비치환되는 알킬기, 탄소수 5개 내지 12개의 치환 또는 비치환되는 아릴기 또는 탄소수 1 내지 7의 알데히드기로 구성되는 그룹으로부터 선택되고, 상기 n은 1 내지 30 중 하나의 자연수이고, 상기 m은 1 내지 30 중 하나의 자연수이고,In the chemical formula 1, R1 is selected from the group consisting of the chemical formula 2 or the chemical formula 3, R2 or R3 are each independently selected from the group consisting of the chemical formulas 4 to 6, R4 and R5 are each independently selected from the group consisting of hydrogen, a hydroxyl group, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 5 to 12 carbon atoms, or an aldehyde group having 1 to 7 carbon atoms, n is one natural number from 1 to 30, m is one natural number from 1 to 30, 상기 화학식 2, 상기 화학식 3, 상기 화학식 4, 상기 화학식 5 및 상기 화학식 6에서, 상기 R6, 상기 R7, 상기 R8, 상기 R9, 상기 R10, 상기 R11, 상기 R12 또는 상기 R13은 서로 독립적으로 수소, 히드록시기, 탄소수 1개 내지 7개의 치환 또는 비치환되는 알킬기, 탄소수 5개 내지 12개의 치환 또는 비치환되는 아릴기 또는 탄소수 1 내지 7의 알데히드기로 구성되는 그룹으로부터 선택된다.In the chemical formula 2, the chemical formula 3, the chemical formula 4, the chemical formula 5 and the chemical formula 6, the R6, the R7, the R8, the R9, the R10, the R11, the R12 or the R13 are each independently selected from a group consisting of hydrogen, a hydroxy group, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 5 to 12 carbon atoms or an aldehyde group having 1 to 7 carbon atoms.
제 18 항에 있어서, 상기 단량체는 약 3시간 내지 약 8시간 동안, 약 90℃ 내지 약 140℃의 온도에서 중합되는 하드마스크 제조용 중합체 조성물의 제조 방법.A method for producing a polymer composition for manufacturing a hard mask, wherein the monomer is polymerized at a temperature of about 90° C. to about 140° C. for about 3 hours to about 8 hours in the 18th paragraph. 식각 대상층을 포함하는 반도체 기판을 준비하는 단계;A step of preparing a semiconductor substrate including an etching target layer; 상기 반도체 기판 상에 하드 마스크를 형성하는 단계;A step of forming a hard mask on the semiconductor substrate; 상기 하드 마스크를 패터닝하는 단계; 및a step of patterning the above hard mask; and 상기 식각 대상층을 패터닝하는 단계를 포함하고,Comprising a step of patterning the above etching target layer, 상기 하드 마스크를 형성하는 단계는The step of forming the above hard mask is 상기 식각 대상층 상에 중합체 조성물을 코팅하여, 중합체 조성물층을 형성하는 단계; 및A step of forming a polymer composition layer by coating a polymer composition on the etching target layer; and 상기 중합체 조성물을 경화시키는 단계를 포함하고,Comprising a step of curing the above polymer composition, 상기 중합체 조성물은The above polymer composition 하기의 화학식 1로 표시되는 반복 단위를 포함하는 중합체를 포함하는 반도체 소자의 제조방법.A method for manufacturing a semiconductor device comprising a polymer comprising a repeating unit represented by the following chemical formula 1. [화학식 1][Chemical Formula 1]
Figure PCTKR2024013455-appb-img-000049
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[화학식 2][Chemical formula 2]
Figure PCTKR2024013455-appb-img-000050
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[화학식 3][Chemical Formula 3]
Figure PCTKR2024013455-appb-img-000051
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[화학식 4][Chemical Formula 4]
Figure PCTKR2024013455-appb-img-000052
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[화학식 5][Chemical Formula 5]
Figure PCTKR2024013455-appb-img-000053
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[화학식 6][Chemical formula 6]
Figure PCTKR2024013455-appb-img-000054
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상기 화학식 1에서, 상기 R1은 상기 화학식 2 또는 상기 화학식 3으로 구성되는 그룹으로부터 선택되고, 상기 R2 또는 상기 R3는 서로 독립적으로 상기 화학식 4 내지 6으로 구성되는 그룹으로부터 선택되고, 상기 R4 및 상기 R5는 서로 독립적으로 수소, 히드록시기, 탄소수 1개 내지 7개의 치환 또는 비치환되는 알킬기, 탄소수 5개 내지 12개의 치환 또는 비치환되는 아릴기 또는 탄소수 1 내지 7의 알데히드기로 구성되는 그룹으로부터 선택되고, 상기 n은 1 내지 30 중 하나의 자연수이고, 상기 m은 1 내지 30 중 하나의 자연수이고,In the chemical formula 1, R1 is selected from the group consisting of the chemical formula 2 or the chemical formula 3, R2 or R3 are each independently selected from the group consisting of the chemical formulas 4 to 6, R4 and R5 are each independently selected from the group consisting of hydrogen, a hydroxyl group, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 5 to 12 carbon atoms, or an aldehyde group having 1 to 7 carbon atoms, n is one natural number from 1 to 30, m is one natural number from 1 to 30, 상기 화학식 2, 상기 화학식 3, 상기 화학식 4, 상기 화학식 5 및 상기 화학식 6에서, 상기 R6, 상기 R7, 상기 R8, 상기 R9, 상기 R10, 상기 R11, 상기 R12 또는 상기 R13은 서로 독립적으로 수소, 히드록시기, 탄소수 1개 내지 7개의 치환 또는 비치환되는 알킬기, 탄소수 5개 내지 12개의 치환 또는 비치환되는 아릴기 또는 탄소수 1 내지 7의 알데히드기로 구성되는 그룹으로부터 선택된다.In the chemical formula 2, the chemical formula 3, the chemical formula 4, the chemical formula 5 and the chemical formula 6, the R6, the R7, the R8, the R9, the R10, the R11, the R12 or the R13 are each independently selected from a group consisting of hydrogen, a hydroxy group, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 7 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 5 to 12 carbon atoms or an aldehyde group having 1 to 7 carbon atoms.
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010271654A (en) * 2009-05-25 2010-12-02 Shin-Etsu Chemical Co Ltd Resist underlayer film material and pattern forming method using the same
KR20210034316A (en) * 2019-09-20 2021-03-30 동우 화인켐 주식회사 Composition for hard mask
KR102498508B1 (en) * 2015-03-03 2023-02-10 제이에스알 가부시끼가이샤 Composition for forming resist lower layer film, resist lower layer film, and process for producing patterned substrate
WO2023048021A1 (en) * 2021-09-24 2023-03-30 日産化学株式会社 Resist underlayer film-forming composition
KR102549799B1 (en) * 2015-04-24 2023-06-30 제이에스알 가부시끼가이샤 Resist underlayer film formation method and pattern formation method

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010271654A (en) * 2009-05-25 2010-12-02 Shin-Etsu Chemical Co Ltd Resist underlayer film material and pattern forming method using the same
KR102498508B1 (en) * 2015-03-03 2023-02-10 제이에스알 가부시끼가이샤 Composition for forming resist lower layer film, resist lower layer film, and process for producing patterned substrate
KR102549799B1 (en) * 2015-04-24 2023-06-30 제이에스알 가부시끼가이샤 Resist underlayer film formation method and pattern formation method
KR20210034316A (en) * 2019-09-20 2021-03-30 동우 화인켐 주식회사 Composition for hard mask
WO2023048021A1 (en) * 2021-09-24 2023-03-30 日産化学株式会社 Resist underlayer film-forming composition

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