첨부한 도면을 참고하여 실시예에 의해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. The drawings and description are to be regarded as illustrative in nature and not restrictive. Like reference numerals designate like elements throughout the specification.
본 명세서에서 "치환 또는 비치환된"은 작용기 중 수소 원자가 히드록시기, 할로겐 원자, 티오닐기, 티올기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알데히드기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C40 알킬에테르기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20 아릴알킬렌에테르기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 할로알킬기, P를 포함하는 작용기, B를 포함하는 작용기 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.As used herein, "substituted or unsubstituted" means that a hydrogen atom in a functional group is a hydroxy group, a halogen atom, a thionyl group, a thiol group, a cyano group, a substituted or unsubstituted amino group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted A substituted C2 to C30 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkenyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 Aryl group, substituted or unsubstituted C7 to C30 arylalkyl group, substituted or unsubstituted C1 to C20 heteroalkyl group, substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocycloalkyl group, substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocycloalkenyl group, Substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroaryl group, substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroarylalkyl group, substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylamine group, Ring or unsubstituted C1 to C30 alkoxy group, substituted or unsubstituted C6 to C30 aryloxy group, substituted or unsubstituted C1 to C20 aldehyde group, substituted or unsubstituted C1 to C40 alkylether group, substituted or unsubstituted It may include a C7 to C20 arylalkylene ether group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 haloalkyl group, a functional group including P, a functional group including B or a combination thereof.
본 명세서에서 "P를 포함하는 작용기"는 하기 화학식 A로 표시될 수 있고, "B를 포함하는 작용기"는 하기 화학식 B로 표시될 수 있다:In the present specification, the "functional group including P" may be represented by the following Chemical Formula A, and the "functional group including B" may be represented by the following Chemical Formula B:
<화학식 A><Formula A>
*-(O)n-(CH2)m-P(=O)(R)(R') *-(O) n- (CH 2 ) mP (= O) (R) (R ')
<화학식 B><Formula B>
*-B(R)(R')* -B (R) (R ')
(상기 화학식 A, 화학식 B에서, *은 원소의 연결 부위이고, n은 0 또는 1이고, m은 0 내지 10의 정수이고,(In the above formula (A), (B), * is a linking site of the element, n is 0 or 1, m is an integer of 0 to 10,
R, R'은 각각 독립적으로, 수소, 수산기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20의 시클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 기지 C20의 할로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20의 알킬술포네이트기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20의 알킬술포닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 알킬아미드기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20의 알킬에스테르기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20의 시아노알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴옥시기이거나, 또는 R, R 'are each independently hydrogen, hydroxyl, substituted or unsubstituted C1 to C20 alkyl group, substituted or unsubstituted C2 to C20 alkenyl group, substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkyl group, substituted or Unsubstituted C1 known C20 haloalkyl group, substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylsulfonate group, substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylsulfonyl group, substituted or unsubstituted C2 to C20 alkylamide group, Substituted or unsubstituted C3 to C20 alkyl ester group, substituted or unsubstituted C2 to C20 cyanoalkyl group, substituted or unsubstituted C1 to C20 alkoxy group, substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, substituted Or an unsubstituted C6 to C30 arylalkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryloxy group, or
R, R'은 서로 연결되어 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20의 시클로알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20의 헤테로시클로알킬기를 형성한다).R, R 'are linked to each other to form a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkyl group or a substituted or unsubstituted C3 to C20 heterocycloalkyl group).
바람직하게는 "P를 포함하는 작용기"는 P와 O를 포함하는 작용기로, 예를 들면 -P(=O)(OH)2, -O-P(=O)(OH)2, -P(=O)(OCH2CH3)2, -P(=O)(C2H4C6H5)(OCH2CH3) 등이 될 수 있고, 예를 들면 "B를 포함하는 작용기"는 B와 O를 포함하는 작용기로 예를 들면 -B(OH)2, -B(H)(CH3), -B(CH2CH3)2가 될 수 있다.Preferably "functional group comprising P" is a functional group comprising P and O, for example -P (= 0) (OH) 2 , -OP (= 0) (OH) 2 , -P (= 0) ) (OCH 2 CH 3 ) 2 , -P (= O) (C 2 H 4 C 6 H 5 ) (OCH 2 CH 3 ), and the like. For example, "functional group comprising B" The functional group containing O may be, for example, -B (OH) 2 , -B (H) (CH 3 ), -B (CH 2 CH 3 ) 2 .
패턴화된 웨이퍼 예를 들면 실리콘 웨이퍼 위에 무기막을 증착하였을 때, 유기막은 생성된 비어-홀(via-hole)을 채워주게 된다. CMP 슬러리 조성물은 증착막의 평탄화를 위하여 유기막을 충분한 연마율로 연마할 수 있어야 하고 연마면의 평탄도도 높여주어야 하여 연마 후 무기막에 잔류하는 잔류물의 제거도 쉬어야 한다. 무기막은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 중 하나 이상으로 형성된 막일 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.When an inorganic film is deposited on a patterned wafer, for example a silicon wafer, the organic film fills the generated via-holes. In order to planarize the deposited film, the CMP slurry composition should be able to polish the organic film to a sufficient polishing rate and increase the flatness of the polished surface to remove the residues remaining in the inorganic film after polishing. The inorganic film may be a film formed of at least one of silicon oxide and silicon nitride, but is not limited thereto.
유기막은 유기막의 재질에 따라 단위 시간당 연마량, 연마 후 평탄도가 크게 다를 수 있다. 본 발명의 유기막 CMP 슬러리 조성물은 탄소 함량이 높은 유기막을 연마하는 조성물로서, 유기막 연마시 유기막의 단위 시간당 연마량과 평탄도를 높이고, 연마 후 무기막에 잔류하는 잔류물의 제거도 쉽게 할 수 있다. The organic film may have a large difference in polishing amount per unit time and flatness after polishing depending on the material of the organic film. The organic film CMP slurry composition of the present invention is a composition for polishing an organic film having a high carbon content. The organic film CMP slurry composition can increase the amount and flatness of the organic film per unit time when the organic film is polished, and can easily remove residues remaining in the inorganic film after polishing. have.
본 발명의 연마 대상인 유기막은 탄소 함량, 막 밀도 및 경화도가 통상의 유기막 대비 상대적으로 높아서 종래의 고분자 입자를 포함하는 유기막 CMP 슬러리 조성물로 연마할 수 없었다. 반면에 본 발명의 CMP 슬러리 조성물은 유기막을 스크래치로 인한 표면 상태의 악화없이 단위 시간당 높은 연마량으로 연마할 수 있다. 구체적으로 유기막에 대한 단위 시간당 연마량은 약 500Å/min 이상, 예를 들면 약 1,000Å/min 이상, 예를 들면 약 500 내지 5000Å/min가 될 수 있고, 상기 범위에서 공정에 적용할 수 있을 정도의 연마량을 확보할 수 있다. The organic film to be polished of the present invention has a relatively high carbon content, film density, and degree of cure compared to a conventional organic film, and thus cannot be polished with an organic film CMP slurry composition including conventional polymer particles. On the other hand, the CMP slurry composition of the present invention can polish the organic film with a high polishing amount per unit time without deteriorating the surface state due to scratching. Specifically, the amount of polishing per unit time for the organic film may be about 500 kPa / min or more, for example, about 1,000 kPa / min or more, for example, about 500 to 5000 kPa / min, and may be applied to the process in the above range. Amount of polishing can be secured.
구체예에서, 유기막은 탄소 함량이 약 50 내지 95atom% 예를 들면 약 65 내지 95atom% 또는 예를 들면 약 70 내지 92atom%, 예를 들면 약 65,66,67,68,69,70,71,72,73,74,75,76,77,78,79,80,81,82,83,84,85,86,87,88,89,90,91,92,93,94 또는 95atom%가 될 수 있고, 상기 범위에서 금속산화물 연마제로 연마시 연마량이 높고 스크래치도 발생하지 않으며 연마면의 평탄도도 높을 수 있다. 유기막은 막 밀도가 약 0.5 내지 2.5g/cm3 예를 들면 약 1.0 내지 2.0g/cm3, 예를 들면 약 1.2 내지 1.6g/cm3, 예를 들면 약 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2.0, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5g/cm3이 될 수 있고, 상기 범위에서 금속산화물 연마제로 연마시 연마량이 높고 스크래치도 발생하지 않으며 연마면의 평탄도도 높을 수 있다. 유기막은 경도가 약 0.4GPa 이상, 예를 들면 약 1.0GPa 이상, 예를 들면 약 1.3GPa 이상, 예를 들면 약 1.0 내지 1.5GPa, 예를 들면 약 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5GPa이 될 수 있고, 상기 범위에서 금속산화물 연마제로 연마시 연마량이 높고 스크래치도 발생하지 않으며 연마면의 평탄도도 높을 수 있다.In an embodiment, the organic film has a carbon content of about 50 to 95 atom% such as about 65 to 95 atom% or about 70 to 92 atom%, such as about 65,66,67,68,69,70,71, 72,73,74,75,76,77,78,79,80,81,82,83,84,85,86,87,88,89,90,91,92,93,94 or 95 atom% In the above range, when polishing with a metal oxide abrasive, the polishing amount is high, scratches do not occur, and the flatness of the polishing surface may be high. The organic film has a film density of about 0.5 to 2.5 g / cm 3 , for example about 1.0 to 2.0 g / cm 3 , for example about 1.2 to 1.6 g / cm 3 , for example about 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9 , 1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2.0, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5 g / cm 3 , when polishing with a metal oxide abrasive in the above range The polishing amount is high, no scratch occurs, and the flatness of the polishing surface may be high. The organic film has a hardness of about 0.4 GPa or more, for example about 1.0 GPa or more, for example about 1.3 GPa or more, for example about 1.0 to 1.5 GPa, for example about 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, It may be 1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5GPa, and in the above range when polishing with a metal oxide abrasive, the polishing amount is high, no scratches may occur and the flatness of the polishing surface may be high.
또한, 본 발명의 연마 대상인 유기막은 산가가 실질적으로 약 0mgKOH/g이 될 수 있다. 종래의 고분자 연마제를 포함하는 유기막 CMP 슬러리 조성물로 본 발명의 연마 대상인 유기막을 연마할 경우 연마 속도가 낮아진다는 문제점이 있었다. 반면, 본 발명의 CMP 슬러리 조성물은 CMP 공정에 적용할 만한 유기막의 단위 시간당 연마량을 확보할 수 있다. 상기 "실질적으로"는 산가가 0mgKOH/g인 경우뿐만 아니라 0mgKOH/g에서 약간의 오차가 가감되는 것도 포함한다. In addition, the organic film to be polished of the present invention may have an acid value of about 0 mgKOH / g substantially. When polishing an organic film, which is a polishing target of the present invention, with an organic film CMP slurry composition including a conventional polymer abrasive, there is a problem that the polishing rate is lowered. On the other hand, the CMP slurry composition of the present invention can secure the amount of polishing per unit time of the organic film applicable to the CMP process. The term "substantially" includes not only the case where the acid value is 0 mgKOH / g but also a slight error at 0 mgKOH / g.
구체적으로, 본 발명의 연마 대상인 유기막은 치환 또는 비치환된 방향족기를 갖는 화합물을 포함하는 조성물을 무기막 위에 도포한 후 고온 예를 들면 약 200 내지 400℃에서 열경화(baking)하여 제조될 수 있다. Specifically, the organic film to be polished of the present invention may be prepared by applying a composition containing a compound having a substituted or unsubstituted aromatic group on the inorganic film and then thermosetting (baking) at a high temperature, for example, about 200 to 400 ° C. .
상기 "치환 또는 비치환된 방향족기를 갖는 화합물"은 열경화 후에도 분해되지 않아서 조성물로 형성된 유기막이 높은 탄소 함량을 나타낼 수 있도록 하는 화합물을 의미한다. 상기 비치환된 방향족기는 탄소수 6 내지 100 예를 들면 탄소수 6 내지 50의 단일 또는 융합된(fused) 다환(polycyclic) 방향족기를 의미하는데, 구체적으로 하기 화학식 1-1 내지 1-26의 단위를 포함할 수 있다:The "compound having a substituted or unsubstituted aromatic group" refers to a compound that does not decompose even after thermal curing so that the organic film formed of the composition can exhibit a high carbon content. The unsubstituted aromatic group means a single or fused polycyclic aromatic group having 6 to 100 carbon atoms, for example, 6 to 50 carbon atoms, and specifically, may include units of the following Chemical Formulas 1-1 to 1-26. Can:
<화학식 1-1><Formula 1-1>
<화학식 1-2><Formula 1-2>
<화학식 1-3><Formula 1-3>
<화학식 1-4><Formula 1-4>
<화학식 1-5><Formula 1-5>
<화학식 1-6><Formula 1-6>
<화학식 1-7><Formula 1-7>
<화학식 1-8><Formula 1-8>
<화학식 1-9><Formula 1-9>
<화학식 1-10><Formula 1-10>
<화학식 1-11><Formula 1-11>
<화학식 1-12><Formula 1-12>
<화학식 1-13><Formula 1-13>
<화학식 1-14><Formula 1-14>
<화학식 1-15><Formula 1-15>
<화학식 1-16><Formula 1-16>
<화학식 1-17><Formula 1-17>
<화학식 1-18><Formula 1-18>
<화학식 1-19><Formula 1-19>
<화학식 1-20><Formula 1-20>
<화학식 1-21><Formula 1-21>
<화학식 1-22><Formula 1-22>
<화학식 1-23><Formula 1-23>
<화학식 1-24><Formula 1-24>
<화학식 1-25><Formula 1-25>
<화학식 1-26><Formula 1-26>
(상기 화학식 1-1 내지 1-26에서, Z1 내지 Z18은 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알케닐렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로아릴렌기, -(C=O)-, -NRa-, -CRbRc-, 산소(O), 황(S) 또는 이들의 조합이고, 여기서 Ra 내지 Rc는 각각 독립적으로 수소, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 할로겐 원자, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로아릴렌기 또는 이들의 조합이다)(In the above Chemical Formulas 1-1 to 1-26, Z 1 to Z 18 are each independently a single bond, a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylene group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 alkenylene group, a substituted or unsubstituted A substituted C2 to C20 alkynylene group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkylene group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkenylene group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 arylene group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 heteroaryl group, - (C = O) - , -NR a -, -CR b R c - , and oxygen (O), sulfur (S), or a combination thereof, wherein R a to R c are each Independently hydrogen, a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a halogen atom, a substituted or unsubstituted C6 to C20 arylene group, a substituted or unsubstituted C2 to C20 heteroarylene group, or a combination thereof)
이하, 치환 또는 비치환된 방향족기를 갖는 화합물을 포함하는 유기막 형성용 조성물의 실시예를 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the Example of the composition for organic film formation containing the compound which has a substituted or unsubstituted aromatic group is demonstrated in detail.
제 1 구체예에서, 유기막 형성용 조성물은 치환 또는 비치환된 방향족기를 갖는 화합물로 하기 화학식 2를 포함하는 물질을 포함할 수 있다:In a first embodiment, the composition for forming an organic film may be a compound having a substituted or unsubstituted aromatic group may include a material including the following formula (2):
<화학식 2><Formula 2>
(상기 화학식 2에서, n은 1≤n<190이고, In Formula 2, n is 1 ≦ n <190,
R1은 수소, 히드록시기, 할로겐 원자, 알릴기, 티오닐기, 티올기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알데히드기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C40 알킬에테르기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20 아릴알킬렌에테르기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 할로알킬기, P를 포함하는 작용기, B를 포함하는 작용기 또는 이들의 조합이고,R 1 is hydrogen, a hydroxy group, a halogen atom, an allyl group, thionyl group, a thiol group, a cyano group, a substituted or unsubstituted amino group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroalkyl group , Substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, substituted or unsubstituted C2 to C30 alkynyl group, substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocycloalkyl group, substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkenyl group, substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, substituted or unsubstituted C7 to C30 arylalkyl group, substituted or unsubstituted C1 to C20 heteroalkyl group, substituted or unsubstituted C2 to C30 hetero Cycloalkyl group, substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocycloalkenyl group, substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroaryl group, substituted or unsubstituted C2 to C30 hetero Arylalkyl group, substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylamine group, substituted or unsubstituted C1 to C30 alkoxy group, substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroalkoxy group, substituted or unsubstituted C6 to C30 aryloxy group, Substituted or unsubstituted C1 to C20 aldehyde groups, substituted or unsubstituted C1 to C40 alkylether groups, substituted or unsubstituted C7 to C20 arylalkylene ether groups, substituted or unsubstituted C1 to C30 haloalkyl groups, and P A functional group, a functional group including B, or a combination thereof,
R2는 수소, 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20의 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20의 아릴옥시기, 디알킬아미노기(-NRR', 여기서 R, R'은 서로 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기 또는 치환 또는 비치환된 C6 내지 C10의 아릴기), 히드록시기, 할로겐 원자, 알릴기, 티오닐기, 티올기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알데히드기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C40 알킬에테르기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20 아릴알킬렌에테르기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 할로알킬기, P를 포함하는 작용기, B를 포함하는 작용기 또는 이들의 조합이고,R 2 is hydrogen, an amino group, a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkoxy group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 aryloxy group, a dialkylamino group (-NRR ', where R and R' are independently substituted with each other) Or unsubstituted C1 to C10 alkyl group or substituted or unsubstituted C6 to C10 aryl group), hydroxy group, halogen atom, allyl group, thionyl group, thiol group, cyano group, substituted or unsubstituted amino group, substituted or Unsubstituted C1 to C30 alkyl group, substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroalkyl group, substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, substituted or unsubstituted C2 to C30 alkynyl group, substituted or unsubstituted C3 to C30 cycle An alkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkenyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, a substituted or unsubstituted C7 to C30 arylalkyl group, Substituted or unsubstituted C1 to C20 heteroalkyl group, substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocycloalkyl group, substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocycloalkenyl group, substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroaryl group, substituted or Unsubstituted C2 to C30 heteroarylalkyl group, substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylamine group, substituted or unsubstituted C1 to C30 alkoxy group, substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroalkoxy group, substituted or unsubstituted C6 to C30 aryloxy group, substituted or unsubstituted C1 to C20 aldehyde group, substituted or unsubstituted C1 to C40 alkylether group, substituted or unsubstituted C7 to C20 arylalkylene ether group, substituted or unsubstituted C1 to A C30 haloalkyl group, a functional group comprising P, a functional group comprising B, or a combination thereof,
R3은 치환 또는 비치환된,R 3 is substituted or unsubstituted,
중 어느 하나이다).Is either one).
예를 들면, R2는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알콕시기가 될 수 있다.For example, R 2 may be a substituted or unsubstituted C 1 to C 10 alkoxy group.
상기 화학식 2를 포함하는 물질은 유기막 조성물의 열경화 후 탄소 함량, 막 밀도 및 경도를 높일 수 있고, 이의 보다 상세한 제조 방법은 한국등록특허 제10-0866015호를 참조한다. The material including Chemical Formula 2 may increase carbon content, film density, and hardness after thermal curing of the organic film composition, and refer to Korean Patent No. 10-0866015 for a more detailed method of manufacturing the same.
제1 구체예의 조성물은 상기 화학식 2를 포함하는 물질 이외에, 가교 성분, 산 촉매 및 유기용매 중 하나 이상을 더 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 화학식 2로 표시되는 물질 약 1 내지 20중량%, 가교 성분 약 0.1 내지 5중량%, 산 촉매 약 0.001 내지 0.05중량%, 및 유기 용매 약 75 내지 98.8중량%를 포함할 수 있다.The composition of the first embodiment may further include at least one of a crosslinking component, an acid catalyst, and an organic solvent, in addition to the material including Chemical Formula 2. Specifically, about 1 to 20 wt% of the material represented by Formula 2, about 0.1 to 5 wt% of the crosslinking component, about 0.001 to 0.05 wt% of the acid catalyst, and about 75 to 98.8 wt% of the organic solvent.
가교 성분은 멜라민 수지(구체예로 N-메톡시메틸-멜라민수지, N-부톡시메틸멜라민수지), 메틸화되거나 부틸화된 우레아 수지, 아미노 수지, 하기 화학식 3의 글리콜루릴 유도체, 하기 화학식 4의 비스에폭시 화합물, 하기 화학식 5의 멜라민 유도체 중 하나 이상을 포함할 수 있다:The crosslinking component may be a melamine resin (eg, N-methoxymethyl-melamine resin, N-butoxymethylmelamine resin), methylated or butylated urea resin, amino resin, glycoluril derivative of Formula 3, Bisepoxy compound, may include one or more of the melamine derivative of formula (5):
<화학식 3><Formula 3>
<화학식 4><Formula 4>
<화학식 5><Formula 5>
산 촉매는 p-톨루엔술폰산 모노 하이드레이트, 피리디늄 p-톨루엔 술포네이트, 2,4,4,6-테트라브로모시클로헥사디엔온, 벤조인 토실레이트, 2-니트로벤질 토실레이트, 유기술폰산의 알킬에스테르 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 유기용매는 치환 또는 비치환된 방향족기를 갖는 화합물에 대한 충분한 용해성을 갖는 유기용매라면 특별히 한정되지 않는데, 예를 들면 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 사이클로헥사논, 에틸락테이트 등을 들 수 있다.Acid catalysts include p-toluenesulfonic acid monohydrate, pyridinium p-toluene sulfonate, 2,4,4,6-tetrabromocyclohexadienone, benzoin tosylate, 2-nitrobenzyl tosylate, alkyl of euphonic acid It may include one or more of the esters. The organic solvent is not particularly limited as long as it is an organic solvent having sufficient solubility in a compound having a substituted or unsubstituted aromatic group, and examples thereof include propylene glycol monomethyl ether acetate, cyclohexanone, ethyl lactate and the like.
제1 구체예의 유기막 형성용 조성물은 약 500 내지 4000Å의 두께로 코팅하고, 약 200 내지 400℃에서 약 10초 내지 10분 동안 열경화시켜 유기막을 형성할 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.The composition for forming an organic film of the first embodiment may be coated with a thickness of about 500 to 4000 kPa, and thermally cured at about 200 to 400 ° C. for about 10 seconds to 10 minutes to form an organic film, but is not limited thereto.
제 2 구체예에서, 유기막 형성용 조성물은 치환 또는 비치환된 방향족기를 갖는 화합물로 하기 화학식 6으로 표시되는 물질을 포함할 수 있다: In a second embodiment, the composition for forming an organic film may be a compound having a substituted or unsubstituted aromatic group and may include a material represented by the following formula (6):
<화학식 6><Formula 6>
(상기 화학식 6에서, R4 내지 R9, X1 내지 X6은 각각 독립적으로, 수소, 히드록시기, 할로겐 원자, 알릴기, 티오닐기, 티올기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알데히드기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C40 알킬에테르기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20 아릴알킬렌에테르기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 할로알킬기, P를 포함하는 작용기, B를 포함하는 작용기 또는 이들의 조합이고(In Formula 6, R 4 To R 9 , X 1 To X 6 are each independently hydrogen, hydroxy group, halogen atom, allyl group, thionyl group, thiol group, cyano group, substituted or unsubstituted amino group, substituted Or an unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 alkynyl group, a substituted or unsubstituted C3 to C30 Cycloalkyl group, substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocycloalkyl group, substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkenyl group, substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, substituted or unsubstituted C7 to C30 arylalkyl group, substituted Or an unsubstituted C1 to C20 heteroalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocycloalkenyl group, a substituted or unsubstituted C2 Or a C30 heteroaryl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroarylalkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylamine group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkoxy group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 hetero Alkoxy group, substituted or unsubstituted C6 to C30 aryloxy group, substituted or unsubstituted C1 to C20 aldehyde group, substituted or unsubstituted C1 to C40 alkylether group, substituted or unsubstituted C7 to C20 arylalkylene ether group , A substituted or unsubstituted C1 to C30 haloalkyl group, a functional group including P, a functional group including B, or a combination thereof
n1 내지 n6은 각각 독립적으로 0 내지 2의 범위에 있고, 2≤ n1+n2+n3+n4+n5+n6≤6이다).n 1 to n 6 are each independently in a range of 0 to 2, and 2 ≦ n 1 + n 2 + n 3 + n 4 + n 5 + n 6 ≦ 6 ).
예를 들면, R4 내지 R9은 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10의 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20의 아릴기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20의 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20의 사이클로알케닐기, P를 포함하는 작용기 또는 B를 포함하는 작용기가 될 수 있다. For example, R 4 to R 9 are each independently a substituted or unsubstituted C1 to C10 alkyl group, a substituted or unsubstituted C6 to C20 aryl group, a substituted or unsubstituted C3 to C20 cycloalkyl group, a substituted or It may be an unsubstituted C3 to C20 cycloalkenyl group, a functional group including P, or a functional group including B.
예를 들면, X1 내지 X6은 각각 독립적으로 수소, 히드록시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20의 알킬아민기, 아미노기, P를 포함하는 작용기, B를 포함하는 작용기가 될 수 있다.For example, X 1 to X 6 may be each independently hydrogen, a hydroxy group, a substituted or unsubstituted C 1 to C 20 alkylamine group, an amino group, a functional group including P, a functional group including B.
치환 또는 비치환된 방향족기를 갖는 화합물로 상기 화학식 2로 표시되는 물질 대신에 상기 화학식 6으로 표시되는 물질을 포함하는 것을 제외하고는 제1 구체예의 유기막 조성물과 실질적으로 동일하다. 이에, 이하에서는 상기 화학식 6으로 표시되는 물질에 대해서만 설명한다.The compound having a substituted or unsubstituted aromatic group is substantially the same as the organic film composition of the first embodiment except that the compound represented by Chemical Formula 6 is used instead of the material represented by Chemical Formula 2. Therefore, hereinafter, only the substance represented by Chemical Formula 6 will be described.
상기 화학식 6으로 표시되는 물질은 치환기의 위치가 서로 상이한 2 이상의 화합물의 혼합물일 수 있고, 짧은 파장 영역(예:약 193nm, 248nm)에서 강한 흡수를 갖는 방향족 고리를 포함하여, 특별한 촉매를 사용하지 않더라도 높은 온도에서 가교 반응이 진행되므로 촉매 특히 산에 의한 오염을 방지할 수 있고, 화학식 6의 방향족기 화합물은 평균분자량이 약 500 내지 4000g/mol이 될 수 있고, 상기 범위에서 유기막의 두께 구현 또는 양호한 박막을 형성할 수 있다.The material represented by Chemical Formula 6 may be a mixture of two or more compounds having different positions of substituents, and may include an aromatic ring having strong absorption in a short wavelength region (for example, about 193 nm and 248 nm), and thus do not use a special catalyst. If not, the crosslinking reaction may be performed at a high temperature, thereby preventing contamination by a catalyst, particularly an acid, and the aromatic group compound of Formula 6 may have an average molecular weight of about 500 to 4000 g / mol, and the thickness of the organic film may be implemented or A good thin film can be formed.
상기 화학식 6으로 표시되는 물질은 유기막 조성물의 열경화 후 탄소 함량, 막 밀도 및 경도를 높일 수 있다. 상기 화학식 6으로 표시되는 물질은 통상의 방법으로 제조될 수 있으며, 예를 들면 코로넨에 아세틸클로라이드, 벤조일클로라이드, 나프토일클로라이드, 사이클로헥산카르보닐클로라이드를 반응시키고, 환원시켜 제조될 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 보다 상세한 제조 방법은 한국등록특허 제10-1311942호를 참고한다.The material represented by Chemical Formula 6 may increase carbon content, film density, and hardness after thermal curing of the organic film composition. The material represented by Chemical Formula 6 may be prepared by a conventional method, for example, it may be prepared by reacting and reducing acetyl chloride, benzoyl chloride, naphthoyl chloride, cyclohexanecarbonyl chloride to coronene, but It is not limited. For more detailed manufacturing method refer to Korea Patent Registration No. 10-1311942.
제3 구체예에서, 유기막 조성물은 치환 또는 비치환된 방향족기를 갖는 화합물로 하기 (i), (ii), (iii) 중에서 선택되는 방향족기 함유 중합체를 포함할 수 있다:In a third embodiment, the organic film composition may include an aromatic group-containing polymer selected from (i), (ii) and (iii) as a compound having a substituted or unsubstituted aromatic group:
(i) 하기 화학식 7로 표시되는 화합물,(i) a compound represented by the following formula (7),
(ii) 하기 화학식 7로 표시되는 화합물과 하기 화학식 8로 표시되는 화합물과의 혼합물,(ii) a mixture of a compound represented by the following formula (7) with a compound represented by the following formula (8),
(iii) 하기 화학식 9로 표시되는 화합물.(iii) The compound represented by following formula (9).
<화학식 7><Formula 7>
<화학식 8><Formula 8>
<화학식 9><Formula 9>
(상기 화학식 7 내지 9에서, m, n은 각각 1≤n<750, 1≤m<750, 2≤m+n<1500이고,In Formulas 7 to 9, m and n are each 1 ≦ n <750, 1 ≦ m <750, and 2 ≦ m + n <1500,
R10은 치환 또는 비치환된, R 10 is substituted or unsubstituted,
중 어느 하나이고,Any one of
R11은 수소, 히드록시기, 할로겐 원자, 티오닐기, 티올기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알데히드기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C40 알킬에테르기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20 아릴알킬렌에테르기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 할로알킬기, P를 포함하는 작용기, B를 포함하는 작용기 또는 이들의 조합이고,R 11 is hydrogen, a hydroxy group, a halogen atom, a thionyl group, a thiol group, a cyano group, a substituted or unsubstituted amino group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 heteroalkyl group, a substituted or Unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, substituted or unsubstituted C2 to C30 alkynyl group, substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, substituted or unsubstituted C1 to C30 heterocycloalkyl group, substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkenyl group, substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, substituted or unsubstituted C7 to C30 arylalkyl group, substituted or unsubstituted C1 to C20 heteroalkyl group, substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocycloalkyl group, Substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocycloalkenyl group, substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroaryl group, substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroarylal Groups, substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylamine groups, substituted or unsubstituted C1 to C30 alkoxy groups, substituted or unsubstituted C6 to C30 aryloxy groups, substituted or unsubstituted C1 to C20 aldehyde groups, substituted or unsubstituted A substituted C1 to C40 alkyl ether group, a substituted or unsubstituted C7 to C20 arylalkylene ether group, a substituted or unsubstituted C1 to C30 haloalkyl group, a functional group comprising P, a functional group including B, or a combination thereof ,
R12는 치환 또는 비치환된, R 12 is substituted or unsubstituted,
중 어느 하나이고,Any one of
R13은 치환 또는 비치환된,R 13 is substituted or unsubstituted,
중 어느 하나이고,Any one of
R14은 치환 또는 비치환된, R 14 is substituted or unsubstituted,
중 어느 하나이고,Any one of
R15는 치환 또는 비치환된,R 15 is substituted or unsubstituted,
중 어느 하나이고,Any one of
R10, R13, R15에서 R은 각각 독립적으로 수소, 히드록시기, 할로겐 원자, 티오닐기, 티올기, 시아노기, 치환 또는 비치환된 아미노기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C30 사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C30 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로사이클로알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C30 헤테로아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬아민기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 알콕시기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 아릴옥시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알데히드기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C40 알킬에테르기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20 아릴알킬렌에테르기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C30 할로알킬기, P를 포함하는 작용기, B를 포함하는 작용기 또는 이들의 조합이다)R at R 10 , R 13 and R 15 are each independently hydrogen, hydroxy group, halogen atom, thionyl group, thiol group, cyano group, substituted or unsubstituted amino group, substituted or unsubstituted C1 to C30 alkyl group, substituted or Unsubstituted C1 to C30 heteroalkyl group, substituted or unsubstituted C2 to C30 alkenyl group, substituted or unsubstituted C2 to C30 alkynyl group, substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkyl group, substituted or unsubstituted C1 to C30 Heterocycloalkyl group, substituted or unsubstituted C3 to C30 cycloalkenyl group, substituted or unsubstituted C6 to C30 aryl group, substituted or unsubstituted C7 to C30 arylalkyl group, substituted or unsubstituted C1 to C20 heteroalkyl group, substituted Or an unsubstituted C2 to C30 heterocycloalkyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heterocycloalkenyl group, a substituted or unsubstituted C2 to C30 heteroaryl group, a substituted or Substituted C2 to C30 heteroarylalkyl group, substituted or unsubstituted C1 to C20 alkylamine group, substituted or unsubstituted C1 to C30 alkoxy group, substituted or unsubstituted C6 to C30 aryloxy group, substituted or unsubstituted C1 To C20 aldehyde group, substituted or unsubstituted C1 to C40 alkylether group, substituted or unsubstituted C7 to C20 arylalkylene ether group, substituted or unsubstituted C1 to C30 haloalkyl group, functional group comprising P, including B Is a functional group or a combination thereof)
치환 또는 비치환된 방향족기를 갖는 화합물로 상기 화학식 2로 표시되는 물질 대신에 상기 방향족기 함유 중합체를 포함하는 것을 제외하고는 제1 구체예의 유기막 조성물과 실질적으로 동일하다. 이에, 이하에서는 방향족기 함유 중합체에 대해서만 설명한다.The compound having a substituted or unsubstituted aromatic group is substantially the same as the organic film composition of the first embodiment except that the aromatic group-containing polymer is included in place of the material represented by Chemical Formula 2. Therefore, hereinafter, only the aromatic group-containing polymer will be described.
방향족기 함유 중합체는 유기막 조성물의 열경화 후 탄소 함량, 막 밀도 및 경도를 높일 수 있고, 통상의 방법으로 제조할 수 있고, 보다 상세한 내용은 한국등록특허 제10-0908601을 참조한다.The aromatic group-containing polymer may increase carbon content, film density and hardness after thermal curing of the organic film composition, and may be prepared by a conventional method, and refer to Korean Patent No. 10-0908601 for more details.
제4 구체예에서, 유기막 조성물은 치환 또는 비치환된 방향족기를 갖는 화합물로 상기 화학식 2를 포함하는 물질; 상기 화학식 6으로 표시되는 물질; 상기 (i), (ii), (iii) 중에서 선택되는 방향족기 함유 중합체 중 2종 이상을 포함할 수 있다. 2 종 이상을 포함하는 것을 제외하고는 제1 구체예의 조성물과 실질적으로 동일하다.In a fourth embodiment, the organic film composition is a compound having a substituted or unsubstituted aromatic group material comprising the formula (2); A substance represented by Chemical Formula 6; It may contain two or more of the aromatic group-containing polymers selected from the above (i), (ii) and (iii). It is substantially the same as the composition of the first embodiment except that it contains two or more kinds.
이하, 본 발명 일 실시예의 유기막 CMP 슬러리 조성물을 설명한다.Hereinafter, an organic film CMP slurry composition of an embodiment of the present invention will be described.
본 발명 일 실시예의 유기막 CMP 슬러리 조성물은 극성 용매, 비극성 용매 중 하나 이상; 및 금속산화물 연마제를 포함하고, 산성이 될 수 있다. 그 결과, 본 발명의 연마 대상인 유기막을 스크래치 없이 높은 연마량으로 연마할 수 있고, 연마면의 평탄도를 높일 수 있다.The organic film CMP slurry composition of one embodiment of the present invention comprises at least one of a polar solvent and a nonpolar solvent; And a metal oxide abrasive, and may be acidic. As a result, the organic film to be polished of the present invention can be polished with a high polishing amount without scratching, and the flatness of the polishing surface can be increased.
극성 및/또는 비극성 용매는 탄소 함량이 높은 유기막을 금속산화물 연마제로 연마시 마찰을 줄여주는 것으로, 물 예를 들면 초순수, 유기아민, 유기알코올, 유기알코올아민, 유기에테르, 유기케톤 등이 될 수 있고, 예를 들면 초순수를 사용할 수 있다. 극성 및/또는 비극성 용매는 CMP 슬러리 조성물 중 잔량으로 포함될 수 있다. Polar and / or non-polar solvents reduce friction when polishing high-carbon organic films with metal oxide abrasives, and can be water, for example ultrapure water, organic amines, organic alcohols, organic alcohol amines, organic ethers, organic ketones, and the like. For example, ultrapure water can be used. Polar and / or nonpolar solvents may be included in the balance in the CMP slurry composition.
금속산화물 연마제는 탄소 함량, 막 밀도 및 경도가 높은 유기막을 높은 연마량으로 연마할 수 있다. 특히 본 발명의 연마 대상인 유기막 연마시 스크래치 등이 발생하지 않게 하여 연마면 평탄도를 높일 수 있었다. 구체적으로, 금속산화물 연마제는 실리카, 알루미나, 세리아, 티타니아, 지르코니아 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 특히, 실리카는 분산 안정성이 좋은 효과가 더 있을 수 있고, 세리아는 산화제가 없거나 극히 적어도 연마 속도가 높다는 효과가 더 있을 수 있다. The metal oxide abrasive can polish the organic film having a high carbon content, film density and hardness with a high polishing amount. In particular, the polishing surface flatness could be increased by preventing scratches and the like from occurring during polishing of the organic film, which is the polishing target of the present invention. Specifically, the metal oxide abrasive may include one or more of silica, alumina, ceria, titania, zirconia. In particular, silica may have a further effect of good dispersion stability, and ceria may have a further effect of no oxidizing agent or at least extremely high polishing rate.
금속산화물 연마제는 구형의 입자로 평균 입경이 약 10 내지 150nm, 예를 들면 약 30 내지 70nm, 예를 들면 약 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70nm가 될 수 있고, 상기 범위에서 본 발명의 연마 대상인 유기막에 대해 충분한 연마 속도를 낼 수 있고, 스크래치가 발생하지 않게 할 수 있으며, 평탄도를 높일 수 있다.The metal oxide abrasive may be spherical particles having an average particle diameter of about 10 to 150 nm, for example, about 30 to 70 nm, for example, about 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70 nm, Within this range, it is possible to achieve a sufficient polishing rate with respect to the organic film to be polished of the present invention, prevent scratches from occurring, and increase flatness.
금속산화물 연마제는 CMP 슬러리 조성물 중 약 0.1 내지 20중량%, 예를 들면 약 0.1 내지 15중량%, 예를 들면 약 0.1 내지 5중량%, 예를 들면 약 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9, 3, 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6, 3.7, 3.8, 3.9, 4, 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5, 4.6, 4.7, 4.8, 4.9, 5중량%로 포함될 수 있고, 상기 범위에서 본 발명의 연마 대상인 유기막에 대해 충분한 연마 속도를 낼 수 있고, 스크래치가 발생하지 않게 할 수 있고, 분산안정성이 좋을 수 있다. 바람직하게는, 금속산화물 연마제의 평균 입경은 높이되 슬러리 조성물 중 함량을 낮춤으로써 유기막에 대해 향상된 연마 속도, 무기막에 대해 낮은 연마 속도를 구현할 수 있었다.The metal oxide abrasive is about 0.1 to 20% by weight, for example about 0.1 to 15% by weight, for example about 0.1 to 5% by weight, for example about 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6 in the CMP slurry composition. , 0.7, 0.8, 0.9, 1, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9, 3, 3.1 , 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6, 3.7, 3.8, 3.9, 4, 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5, 4.6, 4.7, 4.8, 4.9, 5% by weight, the present invention in the above range A sufficient polishing rate can be given to the organic film to be polished, a scratch can be prevented from occurring, and dispersion stability can be good. Preferably, by increasing the average particle diameter of the metal oxide abrasive, but lowering the content of the slurry composition, it was possible to achieve an improved polishing rate for the organic film, a low polishing rate for the inorganic film.
CMP 슬러리 조성물은 산성이 됨으로써, 무기막에 대한 유기막의 높은 연마 선택비를 구현하는 효과가 있고, 유기막에 대한 단위 시간당 연마량을 높이고, 평탄도를 높일 수 있다. 구체적으로, CMP 슬러리 조성물은 pH가 약 6 이하, 예를 들면 약 5 이하, 예를 들면 약 1 내지 5, 예를 들면 약 1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9, 3, 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6, 3.7, 3.8, 3.9, 4, 4.1, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5, 4.6, 4.7, 4.8, 4.9, 5가 될 수 있다. 예를 들면 pH 조절제를 사용함으로써 본 발명 일 실시예의 CMP 슬러리 조성물을 상술한 범위의 pH로 조절할 수 있다. pH 조절제는 무기산 예를 들면 질산, 인산, 염산, 황산 중 하나 이상을 포함할 수 있고, 유기산 예를 들면 pKa 값이 약 6 이하인 유기산으로 예를 들면 초산, 시트르산 중 하나 이상을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다.Since the CMP slurry composition is acidic, the CMP slurry composition has an effect of realizing a high polishing selectivity of the organic film with respect to the inorganic film, increasing the polishing amount per unit time with respect to the organic film, and increasing the flatness. Specifically, the CMP slurry composition has a pH of about 6 or less, for example about 5 or less, for example about 1 to 5, for example about 1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9, 3, 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6, 3.7, 3.8, 3.9, 4, 4.1, 4.2, 4.3, Can be 4.4, 4.5, 4.6, 4.7, 4.8, 4.9, 5. For example, by using a pH adjuster, the CMP slurry composition of one embodiment of the present invention can be adjusted to the pH in the above-described range. The pH adjusting agent may include one or more of inorganic acids such as nitric acid, phosphoric acid, hydrochloric acid, and sulfuric acid, and organic acids such as organic acids having a pKa value of about 6 or less, and may include, for example, one or more of acetic acid and citric acid. It is not limited.
CMP 슬러리 조성물은 첨가제를 더 포함할 수도 있다. 예를 들면, CMP 슬러리 조성물은 첨가제로 연마 촉진제를 더 포함할 수 있다. 연마촉진제를 더 포함함으로써, 무기막에 대한 연마 속도를 억제하여 무기막에 대한 연마선택비를 높일 수 있다. 연마촉진제는 유기산 예를 들면 말산, 시트르산, 포름산, 글루타르산, 옥살산, 프탈산, 숙신산, 타르타르산, 말레산, 말론산 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 연마촉진제는 CMP 슬러리 조성물 중 약 0.02 내지 0.5중량%로 포함될 수 있고, 상기 범위에서 연마속도, 슬러리의 분산안정성, 유기계 탄소막의 표면특성에 악영향이 없을 수 있다.The CMP slurry composition may further comprise an additive. For example, the CMP slurry composition may further include a polishing accelerator as an additive. By further including the polishing promoter, the polishing rate for the inorganic film can be suppressed to increase the polishing selectivity for the inorganic film. The abrasive promoter may comprise one or more of organic acids such as malic acid, citric acid, formic acid, glutaric acid, oxalic acid, phthalic acid, succinic acid, tartaric acid, maleic acid, malonic acid. The polishing accelerator may be included in about 0.02 to 0.5% by weight of the CMP slurry composition, and may have no adverse effect on the polishing rate, the dispersion stability of the slurry, and the surface properties of the organic carbon film in the above range.
CMP 슬러리 조성물은 pH를 산성으로 만들기 위해 상술한 pH 조절제를 더 포함할 수 있다. pH 조절제는 CMP 슬러리 조성물 중 전체 조성물의 pH를 적절한 선에서 맞출 수 있도록 포함되어 무기막에 대한 연마 선택비를 더욱 높일 수 있다.The CMP slurry composition may further comprise the pH adjuster described above to make the pH acidic. The pH adjusting agent may be included to adjust the pH of the whole composition in the CMP slurry composition at an appropriate line to further increase the polishing selectivity for the inorganic film.
이하, 본 발명 다른 실시예의 유기막 CMP 슬러리 조성물을 설명한다.Hereinafter, the organic film CMP slurry composition of another embodiment of the present invention will be described.
본 발명 다른 실시예의 유기막 CMP 슬러리 조성물은 극성 및/또는 비극성 용매, 금속산화물 연마제, 및 산화제를 포함하고, 산성이 될 수 있다. 본 발명 다른 실시예의 유기막 CMP 슬러리 조성물은 본 발명 일 실시예의 조성물 대비 산화제를 더 포함함으로써, 무기막에 대한 유기막의 연마 선택비를 더 높이고, 유기막에 대한 연마속도를 더 높이고, 연마면의 평탄도를 높이는 효과가 더 있을 수 있다. 산화제를 더 포함하는 점을 제외하고는 본 발명 일 실시예의 유기막 CMP 슬러리 조성물과 실질적으로 동일하다. 이에, 이하에서는 산화제에서만 더 설명한다.The organic film CMP slurry composition of another embodiment of the present invention includes a polar and / or nonpolar solvent, a metal oxide abrasive, and an oxidizing agent, and may be acidic. The organic film CMP slurry composition of another embodiment of the present invention further includes an oxidizing agent as compared to the composition of the embodiment of the present invention, thereby increasing the polishing selectivity of the organic film to the inorganic film, increasing the polishing rate to the organic film, and There may be further effects of increasing the flatness. Except that it further comprises an oxidizing agent is substantially the same as the organic film CMP slurry composition of one embodiment of the present invention. Therefore, hereinafter, only the oxidant will be described further.
산화제는 탄소 함량, 막 밀도 및 경화도가 높은 유기계 탄소막이 연마가 잘 되도록 하기 위해 유기막의 표면층을 산화시켜 유기막의 연마가 용이하도록 하고, 연마에 의해 무기막이 노출될 때 유기막의 표면을 고르게 하여 연마 이후에도 표면 거칠기(roughness)가 좋도록 할 수 있다. 또한, 무기막에 존재하는 유기막의 잔류물이 쉽게 제거되도록 하여 보다 균일한 연마가 되도록 할 수 있다.The oxidizing agent oxidizes the surface layer of the organic film to facilitate polishing of the organic carbon film having a high carbon content, film density, and curing degree, and facilitates polishing of the organic film, and evenly polishes the surface of the organic film when the inorganic film is exposed by polishing. The surface roughness can be made good. In addition, the residue of the organic film present in the inorganic film can be easily removed to allow a more uniform polishing.
구체적으로, 산화제는 다가의 산화상태를 갖는 금속염, 전이금속의 킬레이트 화합물 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 "다가"는 2가 이상, 예를 들면 3가 이상, 예를 들면 4가 이상을 의미한다.Specifically, the oxidizing agent may include at least one of a metal salt having a multivalent oxidation state and a chelate compound of a transition metal. "Multivalent" means divalent or more, for example trivalent or more, for example tetravalent or more.
다가의 산화상태를 갖는 금속염은 유기막에 대한 연마 속도를 높이고, 무기막에 대한 연마 속도를 낮출 수 있다. 금속염은 전이금속, 란탄족 원소 등의 금속을 포함할 수 있고, 추가로 할로겐, 암모늄, 니트레이트 등을 포함할 수 있다. 구체적으로, 금속염은 세릭 암모늄염, 페릭 할로겐염, 페릭 니트레이트염 등을 포함할 수 있고, 예를 들면 세릭암모늄니트레이트, 페릭 니트레이트, 페릭 클로라이드 등을 포함할 수 있다.Metal salts having a polyvalent oxidation state can increase the polishing rate for the organic film and lower the polishing rate for the inorganic film. The metal salt may include a metal such as a transition metal, a lanthanide element, and may further include halogen, ammonium, nitrate, or the like. Specifically, the metal salt may include ceric ammonium salt, ferric halogen salt, ferric nitrate salt, and the like, and may include, for example, ceric ammonium nitrate, ferric nitrate, ferric chloride, and the like.
전이금속의 킬레이트 화합물은 유기막에 대한 연마 속도를 높이고, 무기막에 대한 연마 속도를 낮출 수 있다. The chelating compound of the transition metal can increase the polishing rate for the organic film and lower the polishing rate for the inorganic film.
전이금속의 킬레이트 화합물에서, 전이금속은 주기율표 3족 내지 12족의 통상의 알려진 전이금속을 포함하는데, 예를 들면 철, 구리, 망간 또는 크롬이 될 수 있다. 킬레이트는 옥살산, 아미노-치환된 카르복시산(예: 이미노디아세트산, 에틸렌디아민디숙신산, 이미노디숙신산, 에틸렌디아민테트라아세트산, 니트릴로트리아세트산과 같은 아미노폴리카르복실레이트, 글리신과 같은 알파-아미노산, 베타-아미노산), 수산기 치환된 카르복시산(예:글리콜산, 락트산, 또한, 말산, 시트르산, 타르타르산과 같은 수신가 포함 폴리카르복시산), 포스포노카르복시산, 아미노포스폰산; 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, 전이금속의 킬레이트 화합물은 프로필렌디아민테트라아세트산-Fe 등을 포함하는 Fe 포함 화합물, 프로필렌디아민테트라아세트산-Mn 등을 포함하는 Mn 포함 화합물 중 하나 이상을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다.In chelating compounds of transition metals, the transition metals include conventionally known transition metals of groups 3 to 12 of the periodic table, which may be iron, copper, manganese or chromium, for example. Chelates are oxalic acid, amino-substituted carboxylic acids (e.g., iminodiacetic acid, ethylenediaminedisuccinic acid, iminodisuccinic acid, aminopolycarboxylates such as ethylenediaminetetraacetic acid, nitrilotriacetic acid, alpha-amino acids such as glycine, beta- Amino acids), hydroxyl-substituted carboxylic acids (eg, polycarboxylic acids including recipients such as glycolic acid, lactic acid, malic acid, citric acid, tartaric acid), phosphonocarboxylic acids, aminophosphonic acids; Combinations thereof. For example, the chelating compound of the transition metal may include, but is not limited to, one or more of Fe-containing compounds including propylenediaminetetraacetic acid-Fe and the like, Mn-containing compounds including propylenediaminetetraacetic acid-Mn and the like.
산화제는 CMP 슬러리 조성물 중 약 0.001 내지 15중량%, 예를 들면 약 0.01 내지 5중량%, 예를 들면 약 0.05 내지 3중량%, 예를 들면 약 0.05, 0.1, 0.15, 0.2, 0.25, 0.3, 0.35, 0.4, 0.45, 0.5, 0.55, 0.6, 0.65, 0.7, 0.8, 0.85, 0.9, 0.95, 1, 1.5, 2, 2.5, 3중량%로 포함될 수 있고, 상기 범위에서 유기막에 대한 적절한 에칭성을 유지할 수 있다. CMP 슬러리 조성물은 산성이 됨으로써 산화제의 안정성을 높여 유기막에 대한 단위시간당 연마량을 높이고, 연마면의 평탄도를 좋게 하고, 무기막에 대한 연마 선택비를 높일 수 있다. The oxidant is about 0.001 to 15% by weight, for example about 0.01 to 5% by weight, for example about 0.05 to 3% by weight, for example about 0.05, 0.1, 0.15, 0.2, 0.25, 0.3, 0.35 in the CMP slurry composition , 0.4, 0.45, 0.5, 0.55, 0.6, 0.65, 0.7, 0.8, 0.85, 0.9, 0.95, 1, 1.5, 2, 2.5, 3 wt%, and the proper etching property for the organic film in the above range I can keep it. As the CMP slurry composition becomes acidic, the stability of the oxidant may be increased to increase the polishing amount per unit time for the organic film, to improve the flatness of the polishing surface, and to increase the polishing selectivity for the inorganic film.
이하, 본 발명의 유기막 연마 방법을 설명한다. Hereinafter, the organic film polishing method of the present invention will be described.
본 발명의 유기막 연마 방법은 유기막 CMP 슬러리 조성물을 사용하여 탄소함량, 막밀도 및 경화도가 높은 유기막을 연마하는 단계를 포함하고, 유기막 CMP 슬러리 조성물은 본 발명 실시예의 유기막 CMP 슬러리 조성물을 포함할 수 있다. 이하, 도 1의 (a)를 참조하면, 도 1의 (a)는 유기막 연마 전 실리콘 웨이퍼, 무기막, 유기계 탄소막의 적층 상태를 나타낸 것으로, 실리콘 웨이퍼(100)가 음각으로 패턴화되어 국부적으로 오목부가 형성되고, 실리콘 웨이퍼(100) 위에 무기막(110)을 증착하고, 무기막 위에 유기계 탄소막(120)을 도포하고 200 내지 400℃에서 열경화시켜 제조한다. 도 1의 (a)에서 T는 가상의 연마 정지선을 나타낸다. 도 1의 (a)의 유기막 위에 유기막 CMP 슬러리 조성물을 도포하고 연마패드를 설치한 후 실리콘 웨이퍼(100)을 회전시킴으로써 연마하게 되고, 연마 정지선(T)에 도달할 때까지 연마하여 도 1의 (b)의 연마 정지선(T)까지 연마한다.The organic film polishing method of the present invention includes polishing an organic film having a high carbon content, a film density, and a high degree of curing by using an organic film CMP slurry composition, wherein the organic film CMP slurry composition comprises the organic film CMP slurry composition according to an embodiment of the present invention. It may include. Hereinafter, referring to FIG. 1A, FIG. 1A illustrates a lamination state of a silicon wafer, an inorganic film, and an organic carbon film before polishing an organic film, and the silicon wafer 100 is intaglio patterned locally. The concave portion is formed, and the inorganic film 110 is deposited on the silicon wafer 100, the organic carbon film 120 is coated on the inorganic film, and manufactured by thermal curing at 200 to 400 ° C. In FIG. 1A, T represents an imaginary polishing stop line. After coating the organic film CMP slurry composition on the organic film of FIG. 1A and installing the polishing pad, the silicon wafer 100 is rotated and polished, and polished until the polishing stop line T is reached. Polish to the polishing stop line T of (b).