用于硬掩模组合物的单体和包含此单体的硬掩模组合物及使用硬掩模组合物形成图案的方法
【专利说明】用于硬掩模组合物的单体和包含此单体的硬掩模组合物及 使用硬掩模组合物形成图案的方法
[0001] 相关申请案的交叉参考
[0002] 本发明主张2014年3月19日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请案第 10-2014-0032392号的优先权和权益，所述专利申请案的全部内容以引用的方式并入本文 中。
技术领域
[0003] 本发明涉及一种单体、一种包含所述单体的硬掩模组合物以及一种使用所述硬掩 模组合物形成图案的方法。
【背景技术】
[0004] 最近，半导体行业已发展到具有几纳米到几十纳米尺寸的图案的超精细技术。这 种超精细技术主要需要有效的光刻技术。典型的光刻技术包含：在半导体衬底上提供材料 层；在材料层上涂布光刻胶层；使光刻胶层曝光且显影以提供光刻胶图案；以及使用光刻 胶图案作为掩模来蚀刻材料层。如今，由于待形成的图案尺寸较小，仅仅通过上述典型的光 刻技术难以得到具有极佳轮廓的精细图案。因此，可在材料层与光刻胶层之间形成被称作 硬掩模层的层来得到精细图案。硬掩模层起到中间层的作用，用于通过选择性蚀刻工艺将 光刻胶的精细图案转移到材料层。因此，需要硬掩模层具有如抗蚀刻性等特征以使其在多 重蚀刻工艺期间耐受。
【发明内容】
[0005] 一个实施例提供了一种用于硬掩模组合物的具有改良的耐热性和抗蚀刻性的单 体。
[0006] 另一实施例提供了一种包含所述单体的硬掩模组合物。
[0007] 另一实施例提供了一种使用所述硬掩模组合物形成图案的方法。
[0008] 根据一个实施例，提供了一种用于硬掩模组合物的单体，其由以下化学式1表示。
[0009] [化学式1]
[0010]
1234 在化学式1中， 2 A、B以及B'独立地为经取代或未经取代的脂肪族环状基团或芳香族环状基团， 3 L以及L'独立地为-C( =0)NH-、-C( =0)O-或-C⑶=N-， 4 X以及X'独立地为氢、卤素原子、羟基、亚硫酰基、硫醇基、氰基、经取代或未经取 代的氨基、经取代或未经取代的Cl到C20烷基胺基、经取代或未经取代的Cl到C20醛基、 经取代或未经取代的羧基或其组合，以及
[0015] Y以及Y'独立地为氢、卤素原子、羟基、亚硫酰基、硫醇基、氰基、经取代或未经取 代的氨基、经取代或未经取代的Cl到C30烷基、经取代或未经取代的C3到C30环烷基、经 取代或未经取代的C6到C30芳基、经取代或未经取代的C3到C30环烯基、经取代或未经取 代的Cl到C20烷基胺基、经取代或未经取代的C7到C20芳烷基、经取代或未经取代的Cl 到C20杂烷基、经取代或未经取代的C2到C30杂环烷基、经取代或未经取代的C2到C30杂 芳基、经取代或未经取代的Cl到C30烷氧基、经取代或未经取代的C2到C30烯基、经取代 或未经取代的C2到C30炔基、经取代或未经取代的Cl到C20醛基、经取代或未经取代的Cl 到C4烷基醚、经取代或未经取代的C7到C20亚芳基烷基醚、经取代或未经取代的Cl到C30 卤烷基或其组合。
[0016] A可为选自以下族群中所列基团的经取代或未经取代的环状基团。
[0017] [族群 1]
[0018]
[0019] 在族群1中，每个环的键联位置不受特定限制。
[0020]B以及B'可独立地为选自以下族群2的经取代或未经取代的环状基团。
[0021] [族群 2]
[0022]
[0023] 在族群2中，
[0024] Z1以及Z2独立地为单键、经取代或未经取代的Cl到C20亚烷基、经取代或未经取 代的C3到C20亚环烷基、经取代或未经取代的C6到C20亚芳基、经取代或未经取代的C2 到C20亚杂芳基、经取代或未经取代的C2到C20亚烯基、经取代或未经取代的C2到C20亚 炔基、C= 0、NR、氧（O)、硫⑶或其组合，以及
[0025] R为氢、经取代或未经取代的Cl到ClO烷基、卤素原子、含卤素的基团或其组合。
[0026] 在族群2中，每个环的键联位置不受特定限制。
[0027] 单体可由以下化学式2到化学式5中的一个表示。
[0032][化学式4]
[0036] 在化学式2到化学式5中，
[0037] L以及L' 独立地为-C( = 0)NH-、-C( = 0)O-或-C⑶=N-，以及
[0038] X以及X'独立地为氢、卤素原子、羟基、亚硫酰基、硫醇基、氰基、经取代或未经取 代的氨基、经取代或未经取代的Cl到C20烷基胺基、经取代或未经取代的Cl到C20醛基、 经取代或未经取代的羧基或其组合。
[0039] 单体的L以及L'可为-C( = 0)NH-或-C⑶=N-，并且单体的X以及X'可为羟 基，或经取代或未经取代的氨基。
[0040] 单体的分子量可为约800到约5000。
[0041] 根据另一实施例，提供了包含由上述化学式1表示的单体和溶剂的硬掩模组合 物。
[0042] [化学式1]
[0043]
[0044] 在化学式1中，
[0045] A、B以及B'独立地为经取代或未经取代的脂肪族环状基团或芳香族环状基团，
[0046] L以及L' 独立地为-C( = 0)NH-、-C( = 0) 0-或-C⑶=N-，
[0047] X以及X'独立地为氢、卤素原子、羟基、亚硫酰基、硫醇基、氰基、经取代或未经取 代的氨基、经取代或未经取代的Cl到C20烷基胺基、经取代或未经取代的Cl到C20醛基、 经取代或未经取代的羧基或其组合，以及
[0048] Y以及Y'独立地为氢、卤素原子、羟基、亚硫酰基、硫醇基、氰基、经取代或未经取 代的氨基、经取代或未经取代的Cl到C30烷基、经取代或未经取代的C3到C30环烷基、经 取代或未经取代的C6到C30芳基、经取代或未经取代的C3到C30环烯基、经取代或未经取 代的Cl到C20烷基胺基、经取代或未经取代的C7到C20芳烷基、经取代或未经取代的Cl 到C20杂烷基、经取代或未经取代的C2到C30杂环烷基、经取代或未经取代的C2到C30杂 芳基、经取代或未经取代的Cl到C30烷氧基、经取代或未经取代的C2到C30烯基、经取代 或未经取代的C2到C30炔基、经取代或未经取代的Cl到C20醛基、经取代或未经取代的Cl 到C4烷基醚、经取代或未经取代的C7到C20亚芳基烷基醚、经取代或未经取代的Cl到C30 卤烷基或其组合。
[0049] 当在约100°C到约500°C下热处理硬掩模组合物约60秒到约20分钟时，单体可具 有由以下化学式6到化学式9中的一个表示的结构。
[0058] 以硬掩模组合物的总量计，单体的量可占约0. 1重量％到约30重量％。
[0059] 根据另一实施例，形成图案的方法包含：在衬底上提供材料层，在材料层上涂覆硬 掩模组合物，热处理硬掩模组合物以形成硬掩模层，在硬掩模层上形成含硅薄层，在含硅薄 层上形成光刻胶层，曝光且显影光刻胶层以形成光刻胶图案，使用光刻胶图案选择性地去 除含硅薄层和硬掩模层以暴露材料层的一部分，以及蚀刻材料层的暴露部分。
[0060] 可使用旋涂法来涂覆硬掩模组合物。
[0061] 形成硬掩模层的工艺可包含在约100°C到约500°C下的热处理。
[0062] 所述方法可进一步包含在含娃薄层上形成底部抗反射涂层（bottom antireflective coating，BARC)〇
[0063] 含娃薄层可包含氮氧化娃（silicon oxynitride，SiON)。
[0064] 硬掩模组合物确保间隙填充特征和平坦化特征，同时强化耐热性和抗蚀刻性。
【具体实施方式】
[0065] 下文将详细描述本发明的例示性实施例，且其可由本领域技术人员容易地执行。 然而，本发明可用多种不同形式实施，且不应理解为受限于本文所列举的例示性实施例。
[0066] 未另外提供定义时，如本文所使用，术语'经取代'可指经选自以下的取代基取代 从而代替化合物的氢原子：卤素原子（F、Br、Cl或I)、羟基、烷氧基、硝基、氰基、氨基、叠氮 基、甲脒基、肼基、亚肼基、羰基、氨甲酰基、硫醇基、酯基、羧基或其盐、磺酸基或其盐、磷酸 基或其盐、Cl到C20烷基、C2到C20烯基、C2到C20炔基、C6到C30芳基、C7到C30芳烷 基、Cl到C4烷氧基、Cl到C20杂烷基、C3到C20杂芳基烷基、C3到C30环烷基、C3到C15 环烯基、C6到C15环炔基、C2到C30杂环烷基以及其组合。
[0067] 未另外提供定义时，如本文所使用，术语'杂'是指包含1到3个选自B、N、0、S和 P的杂原子。
[0068] 下文描述了根据一个实施例的用于硬掩模组合物的单体。
[0069] 根据一个实施例的用于硬掩模组合物的单体可由以下化学式1表示。
[0070] [化