CN102540729B - 硬掩模组合物和形成图案的方法、以及包括图案的半导体集成电路器件 - Google Patents

硬掩模组合物和形成图案的方法、以及包括图案的半导体集成电路器件 Download PDF

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Abstract

本发明提供了硬掩模组合物和形成图案的方法、以及包括图案的半导体集成电路器件。所述硬掩模组合物包括含芳环化合物和溶剂，所述含芳环化合物包括由以下化学式1表示的部分和由以下化学式2表示的部分中的至少一种。在化学式1或2中，Ar、R1至R3以及n如在详细描述中所定义。此外，提供了通过使用硬掩模组合物用于形成图案的方法、以及包括通过图案形成方法形成的多个图案的半导体集成电路器件。根据本发明的硬掩模组合物具有优异的间隙填充性能和平面化特性以及改善的耐蚀刻性和光学性能。[化学式1]
Figure DDA0000099505880000011
[化学式2]

Description

硬掩模组合物和形成图案的方法、以及包括图案的半导体集成电路器件
技术领域
本发明提供了一种硬掩模组合物、利用硬掩模组合物形成图案的方法、以及包括图案的半导体集成电路器件。
背景技术
包括微电子制造以及微观结构制造例如微型机器、磁阻磁头(magnetoresist head)等的工业领域需要具有减小尺寸图案的包括许多电路的芯片。
在减小图案的尺寸方面，有效的光刻技术是必需的。
不仅就在预定基板上直接成像图案而言而且就制造通常用于上述成像的掩模而言，光刻法会影响微观结构的制造。
典型的光刻工艺包括通过将放射线敏感的抗蚀剂暴露于成像放射线来形成图案化抗蚀剂层的过程。
随后，通过用显影液显影曝光的抗蚀剂层来获得图案图像。然后通过蚀刻在图案化抗蚀剂层的开口中的材料来将图案转移到基础材料上。
在转移图案以后，除去剩余的抗蚀剂层。
然而，在一些光刻成像工艺中，使用的抗蚀剂并不提供足够的抵抗性(耐受性，抗蚀性，resistance)以在随后的蚀刻工艺中将预定图案有效地转移到在抗蚀剂的另一侧上的层。
因此，当需要超薄膜抗蚀剂层时，当在待蚀刻的不同表面上的材料较厚时，当需要相当大的蚀刻深度时，和/或当需要特定蚀刻剂用于在不同表面上的材料时，所谓的硬掩模层用作在抗蚀剂层与在不同表面上的材料之间的中间层，其可以从图案化抗蚀剂通过转移来进行图案化。
硬掩模层从图案化抗蚀剂层提供图案，并且能抵抗(bear up against)为将图案转移到不同表面的材料上所需要的蚀刻工艺。
需要硬掩模层以通过使用硬掩模组合物来经受光刻技术，所述硬掩模组合物具有高蚀刻选择性和相对于多重蚀刻工艺的足够的抵抗性，以及使在抗蚀剂与不同表面层之间的反射率减到最小。
由上述硬掩模组合物形成的图案可以具有改善的光学性能。
硬掩模组合物可以用于双镶嵌工艺(dual damascene process)。
双镶嵌工艺主要分成沟槽优先双镶嵌(TFDD)(trench-first dualdamascene)工艺、通孔优先双镶嵌(VFDD)(via-first dual damascene)工艺、以及硬掩模双镶嵌(HMDD)工艺。其中，VFDD工艺，除了上述耐蚀刻性和光学性能以外，还需要间隙填充性能(gap-fill properties)和平面化特性。
发明内容
本发明的一个实施方式提供了一种硬掩模组合物，该硬掩模组合物具有优异的间隙填充性能和平面化特性以及改善的耐蚀刻性和光学性能。
本发明的另一个实施方式提供了一种用于形成硬掩模组合物的图案的方法。
本发明的又一个实施方式提供了一种半导体集成电路器件，该半导体集成电路器件包括由上述图案形成方法形成的图案。
根据本发明的一个实施方式，提供了一种硬掩模组合物，该硬掩模组合物包括含芳环化合物和溶剂，所述含芳环化合物包括由以下化学式1表示的部分和由以下化学式2表示的部分中的至少一种。
[化学式1]
[化学式2]
Figure GDA0000131295600000032
在化学式1或2中，
Ar是芳环基团，
R1至R3各自独立地是单键、取代或未取代的C1至C30亚烷基基团、取代或未取代的C3至C30亚环烷基(环亚烷基，cycloalkylene)基团、取代或未取代的C6至C30亚芳基基团、取代或未取代的C3至C30亚环烯基(环亚烯基，cycloalkenylene)基团、取代或未取代的C7至C20亚芳烷基(arylalkylene)基团、取代或未取代的C1至C20亚杂烷基(杂亚烷基，heteroalkylene)基团、取代或未取代的C2至C30亚杂环烷基(heterocycloalkylene)基团、取代或未取代的C2至C30亚杂芳基(heteroarylene)基团、取代或未取代的C2至C30亚烯基基团、取代或未取代的C2至C30亚炔基基团、或它们的组合，以及
n是1至100。
在这里，Ar可以是选自在以下组1中所示的取代或未取代的芳环基团中的一种。
[组1]
Figure GDA0000131295600000041
在这里，R8至R46各自独立地是氢、羟基基团、卤素、取代或未取代的C1至C30烷基基团、取代或未取代的C3至C30环烷基基团、取代或未取代的C6至C30芳基基团、取代或未取代的C3至C30环烯基基团、取代或未取代的C7至C20芳烷基基团、取代或未取代的C1至C20杂烷基基团、取代或未取代的C2至C30杂环烷基基团、取代或未取代的C2至C30杂芳基基团、取代或未取代的C2至C30烯基基团、取代或未取代的C2至C30炔基基团、或它们的组合，以及
n8至n46各自独立地是1至5。
在这里，R1至R3可以独立地是选自在以下组2中所示的取代或未取代的偶联剂(coupler)中的一种。
[组2]
Figure GDA0000131295600000051
在这里，R47至R91各自独立地是氢、羟基基团、卤素、取代或未取代的C1至C30烷基基团、取代或未取代的C3至C30环烷基基团、取代或未取代的C6至C30芳基基团、取代或未取代的C3至C30环烯基基团、取代或未取代的C7至C20芳烷基基团、取代或未取代的C1至C20杂烷基基团、取代或未取代的C2至C30杂环烷基基团、取代或未取代的C2至C30杂芳基基团、取代或未取代的C2至C30烯基基团、取代或未取代的C2至C30炔基基团、或它们的组合。
含芳环化合物可以具有约1000至30,000的重均分子量。
基于100重量份的溶剂，含芳环化合物可以以约1至20重量份的量被包括。
溶剂可以包括丙二醇、丙二醇二乙酸酯、甲氧基丙二醇、二乙二醇、二乙二醇丁醚、三(乙二醇)单甲醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚乙酸酯、环己酮、乳酸乙酯、γ-丁内酯、以及乙酰丙酮中的至少一种。
根据本发明的另一个实施方式，提供了一种用于形成图案的方法，该方法包括：在基板上提供材料层；在材料层上形成硬掩模层，所述硬掩模层包括含芳环化合物和溶剂，所述含芳环化合物具有由以下化学式1表示的部分和由以下化学式2表示的部分中的至少一种；在硬掩模层上形成抗蚀剂层；通过曝光和显影抗蚀剂层来形成抗蚀剂图案；通过使用抗蚀剂图案和使材料层的部分曝光来选择性地除去硬掩模层；以及蚀刻材料层的曝光部分。
[化学式1]
Figure GDA0000131295600000061
[化学式2]
Figure GDA0000131295600000062
在化学式1或2中，
Ar是芳环基团，
R1至R3各自独立地是单键、取代或未取代的C1至C30亚烷基基团、取代或未取代的C3至C30亚环烷基基团、取代或未取代的C6至C30亚芳基基团、取代或未取代的C3至C30亚环烯基基团、取代或未取代的C7至C20亚芳烷基基团、取代或未取代的C1至C20亚杂烷基基团、取代或未取代的C2至C30亚杂环烷基基团、取代或未取代的C2至C30亚杂芳基基团、取代或未取代的C2至C30亚烯基基团、取代或未取代的C2至C30亚炔基基团、或它们的组合，以及
n是1至100。
在这里，Ar可以是选自在以下组1中所示的取代或未取代的芳环基团中的一种。
[组1]
在这里，R8至R46各自独立地是氢、羟基基团、卤素、取代或未取代的C1至C30烷基基团、取代或未取代的C3至C30环烷基基团、取代或未取代的C6至C30芳基基团、取代或未取代的C3至C30环烯基基团、取代或未取代的C7至C20芳烷基基团、取代或未取代的C1至C20杂烷基基团、取代或未取代的C2至C30杂环烷基基团、取代或未取代的C2至C30杂芳基基团、取代或未取代的C2至C30烯基基团、取代或未取代的C2至C30炔基基团、或它们的组合，以及
n8至n46各自独立地是1至5。
在这里，R1至R3可以独立地是选自在以下组2中所示的取代或未取代的偶联剂中的一种。
[组2]
Figure GDA0000131295600000081
在这里，R47至R91各自独立地是氢、羟基基团、卤素、取代或未取代的C1至C30烷基基团、取代或未取代的C3至C30环烷基基团、取代或未取代的C6至C30芳基基团、取代或未取代的C3至C30环烯基基团、取代或未取代的C7至C20芳烷基基团、取代或未取代的C1至C20杂烷基基团、取代或未取代的C2至C30杂环烷基基团、取代或未取代的C2至C30杂芳基基团、取代或未取代的C2至C30烯基基团、取代或未取代的C2至C30炔基基团、或它们的组合。
含芳环化合物可以具有范围从1000至30,000的重均分子量。
溶剂可以包括丙二醇、丙二醇二乙酸酯、甲氧基丙二醇、二乙二醇、二乙二醇丁醚、三(乙二醇)单甲醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚乙酸酯、环己酮、乳酸乙酯、γ-丁内酯、以及乙酰丙酮中的至少一种。
可以通过旋涂工艺(spin-on-coating process)来形成硬掩模层。
制造方法可以进一步包括，在形成抗蚀剂层以前，在材料层上形成包含硅的辅助层(auxiliary layer)。
制造方法可以进一步包括，在形成硬掩模层以前，形成底部抗反射涂层(BARC)。
根据本发明的又一个实施方式，包括一种半导体集成电路器件，该半导体集成电路器件包括通过上述图案形成方法形成的多个图案。
根据本发明披露内容的一个实施方式，可以增加间隙填充性能和平面化特性，同时确保相对于多重蚀刻工艺的抵抗性并改善光学性能。
附图说明
图1是用于评价平面化特性的图。
具体实施方式
在下文中将详细地描述本发明的示例性实施方式。然而，这些实施方式仅是示例性的而并没有限制本发明。如本领域技术人员会明了的，可以以各种不同方式来修改所描述的实施方式，所有均没有偏离本发明的精神或范围。
如在本文中所使用的，当没有另外提供定义时，术语“取代的”是指用下述至少一种取代基取代，所述取代基选自卤素(F、Br、Cl、或I)、羟基基团、C1至C20烷氧基基团、硝基基团、氰基基团、氨基基团、叠氮基团、脒基基团、肼基基团、亚肼基基团、羰基基团、氨基甲酰基团、硫羟基团、酯基团、羧基基团或其盐、磺酸基团或其盐、磷酸基团或其盐、C1至C20烷基基团、C2至C20烯基基团、C2至C20炔基基团、C6至C30芳基基团、C7至C30芳烷基基团、C1至C4烷氧基基团、C1至C20杂烷基基团、C3至C20杂芳烷基基团、C3至C15环烷基基团、C3至C15环烯基基团、C6至C15环炔基基团、杂环烷基基团、以及它们的组合。
如在本文中所使用的，当没有另外提供定义时，前缀“杂”是指包括选自N、O、S、以及P中的1至3个杂原子。
在下文中，描述根据一个实施方式的硬掩模组合物。
根据本发明披露内容的实施方式，硬掩模组合物包括含芳环化合物和溶剂。
含芳环化合物包括由以下化学式1表示的部分和由以下化学式2表示的部分中的至少一种。
[化学式1]
Figure GDA0000131295600000101
[化学式2]
Figure GDA0000131295600000102
在化学式1或2中，
Ar是芳环基团，
R1至R3各自独立地是单键、取代或未取代的C1至C30亚烷基基团、取代或未取代的C3至C30亚环烷基基团、取代或未取代的C6至C30亚芳基基团、取代或未取代的C3至C30亚环烯基基团、取代或未取代的C7至C20亚芳烷基基团、取代或未取代的C1至C20亚杂烷基基团、取代或未取代的C2至C30亚杂环烷基基团、取代或未取代的C2至C30亚杂芳基基团、取代或未取代的C2至C30亚烯基基团、取代或未取代的C2至C30亚炔基基团、或它们的组合，以及
n是1至100。
Ar是芳环基团，并且在这里，芳环基团是其中电子是非定域或共振的环基团，以及它包括芳基基团、杂芳基基团、或它们的组合。
在这里，Ar可以是选自在以下组1中所示的取代或未取代的芳环基团中的一种。
[组1]
Figure GDA0000131295600000111
在这里，R8至R46各自独立地是氢、羟基基团、卤素、取代或未取代的C1至C30烷基基团、取代或未取代的C3至C30环烷基基团、取代或未取代的C6至C30芳基基团、取代或未取代的C3至C30环烯基基团、取代或未取代的C7至C20芳烷基基团、取代或未取代的C1至C20杂烷基基团、取代或未取代的C2至C30杂环烷基基团、取代或未取代的C2至C30杂芳基基团、取代或未取代的C2至C30烯基基团、取代或未取代的C2至C30炔基基团、或它们的组合，以及
n8至n46各自独立地是1至5。
在组1中列出的芳环基团可以在其碳的任何一个处与以上化学式2的R2和R3偶联，并且上述位置并不限于特定的位置。
在这里，R1至R3可以独立地是选自在以下组2中所示的取代或未取代的偶联剂中的一种。
[组2]
Figure GDA0000131295600000121
在这里，R47至R91各自独立地是氢、羟基基团、卤素、取代或未取代的C1至C30烷基基团、取代或未取代的C3至C30环烷基基团、取代或未取代的C6至C30芳基基团、取代或未取代的C3至C30环烯基基团、取代或未取代的C7至C20芳烷基基团、取代或未取代的C1至C20杂烷基基团、取代或未取代的C2至C30杂环烷基基团、取代或未取代的C2至C30杂芳基基团、取代或未取代的C2至C30烯基基团、取代或未取代的C2至C30炔基基团、或它们的组合。
含芳环化合物可以吸收预定波长区的光，并且预定波长区的光可以是193nm或243nm的短波长区。
含芳环化合物可以包括两种或更多种具有不同取代基的含芳环化合物的混合物。
含芳环化合物可以具有范围从约1000至约30,000的重均分子量。通过具有上述范围的重均分子量，可以确保优异的间隙填充性能和平面化特性。此外，通过确保溶解性，可以获得所期望的涂层厚度。
基于100重量份的溶剂，含芳环化合物可以以约1至20重量份的量被包括。在该范围内，含芳环化合物可以以约5至15重量份的量被包括。因为含芳环化合物被包括在该范围内，所以可以确保涂层特性，同时改善光学性能。
溶剂并不限于特定的溶剂，只要它对于含芳环化合物具有足够的溶解性或分散性。例如，溶剂可以包括选自由丙二醇、丙二醇二乙酸酯、甲氧基丙二醇、二乙二醇、二乙二醇丁醚、三(乙二醇)单甲醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚乙酸酯、环己酮、乳酸乙酯、γ-丁内酯、以及乙酰丙酮组成的组中的至少一种。
硬掩模组合物可以进一步包括表面活性剂、酸催化剂、以及交联剂中的一种添加剂。
表面活性剂可以包括，例如，烷基苯磺酸盐、烷基吡啶盐、聚乙二醇、或季铵盐，但不限于此。
酸催化剂可以是热活化酸催化剂。
关于酸催化剂，可以使用有机酸如对甲苯磺酸一水合物，以及可以使用设计用于储存稳定性的热生酸剂(TAG)。热生酸剂是在热处理过程中放出酸的生酸剂，例如，吡啶对甲苯磺酸盐、2，4，4，6-四溴环己二烯酮、安息香甲苯磺酸盐(苯偶姻甲苯磺酸盐，benzoin tosylate)、2-硝基苄基甲苯磺酸盐、以及有机磺酸的烷基酯。
在酸催化剂存在的条件下，通过加热，交联剂连接聚合物的重复单元。交联剂的非限制性实例包括氨基树脂，例如，醚化氨基树脂；甘脲化合物，例如，由以下化学式A表示的化合物；双环氧化合物，例如，由以下化学式B表示的化合物；三聚氰胺树脂，例如，N-甲氧基甲基三聚氰胺树脂、N-丁氧基甲基三聚氰胺树脂、或由以下化学式C表示的化合物；或它们的混合物。
[化学式A]
Figure GDA0000131295600000141
[化学式B]
Figure GDA0000131295600000142
[化学式C]
Figure GDA0000131295600000143
基于100重量份的硬掩模组合物，表面活性剂、酸催化剂、以及交联剂可以分别以约0.001至3重量份的量被包括。在该量范围内，可以确保溶解性和交联，同时不会改变硬掩模组合物的光学性能。
在下文中，描述了一种通过使用上述硬掩模组合物用于形成图案的方法。
根据本发明的另一个实施方式，形成图案的方法包括：在基板上提供材料层；在材料层上使用硬掩模组合物形成硬掩模层，所述硬掩模组合物包括含芳环化合物和溶剂；在硬掩模层上形成抗蚀剂层；曝光和显影抗蚀剂层以提供抗蚀剂图案；利用抗蚀剂图案选择性地除去硬掩模层以使材料层的部分曝光；以及蚀刻曝光的材料层。
基板可以是，例如，硅片、玻璃基板、或聚合物基板。
材料层是待最终图案化的材料，例如金属层如铝层和铜层、半导体层如硅层、或绝缘层如氧化硅层和氮化硅层。可以通过一种方法如化学气相沉积(CVD)工艺来形成材料层。
可以通过施加硬掩模组合物来形成硬掩模层。
硬掩模组合物包括含芳环化合物和溶剂。
含芳环化合物可以包括由以下化学式1表示的部分和由以下化学式2表示的部分中的至少一种。
[化学式1]
Figure GDA0000131295600000151
[化学式2]
Figure GDA0000131295600000152
在化学式1或2中，
Ar是芳环基团，
R1至R3各自独立地是单键、取代或未取代的C1至C30亚烷基基团、取代或未取代的C3至C30亚环烷基基团、取代或未取代的C6至C30亚芳基基团、取代或未取代的C3至C30亚环烯基基团、取代或未取代的C7至C20亚芳烷基基团、取代或未取代的C1至C20亚杂烷基基团、取代或未取代的C2至C30亚杂环烷基基团、取代或未取代的C2至C30亚杂芳基基团、取代或未取代的C2至C30亚烯基基团、取代或未取代的C2至C30亚炔基基团、或它们的组合，以及
n是1至100。
Ar是芳环基团，并且在这里，芳环基团是其中电子是非定域或共振的环基团，以及它包括芳基基团、杂芳基基团、或它们的组合。
在这里，Ar可以是选自在以下组1中所示的取代或未取代的芳环基团中的一种。
[组1]
在这里，R8至R46各自独立地是氢、羟基基团、卤素、取代或未取代的C1至C30烷基基团、取代或未取代的C3至C30环烷基基团、取代或未取代的C6至C30芳基基团、取代或未取代的C3至C30环烯基基团、取代或未取代的C7至C20芳烷基基团、取代或未取代的C1至C20杂烷基基团、取代或未取代的C2至C30杂环烷基基团、取代或未取代的C2至C30杂芳基基团、取代或未取代的C2至C30烯基基团、取代或未取代的C2至C30炔基基团、或它们的组合，以及
n8至n46各自独立地是1至5。
在组1中列出的芳环基团可以在其碳的任何一个处与以上化学式2的R2和R3偶联，并且上述位置并不限于特定的位置。
在这里，R1至R3可以独立地选自在以下组2中所示的取代或未取代的偶联剂。
[组2]
Figure GDA0000131295600000171
在这里，R47至R91各自独立地是氢、羟基基团、卤素、取代或未取代的C1至C30烷基基团、取代或未取代的C3至C30环烷基基团、取代或未取代的C6至C30芳基基团、取代或未取代的C3至C30环烯基基团、取代或未取代的C7至C20芳烷基基团、取代或未取代的C1至C20杂烷基基团、取代或未取代的C2至C30杂环烷基基团、取代或未取代的C2至C30杂芳基基团、取代或未取代的C2至C30烯基基团、取代或未取代的C2至C30炔基基团、或它们的组合。
含芳环化合物可以吸收预定波长区的光，并且预定波长区的光可以是193nm或243nm的短波长区的光。
含芳环化合物可以是具有不同取代基的两种或更多种含芳环化合物的混合物。
含芳环化合物可以具有范围从约1000至30,000的重均分子量。在上述范围的重均分子量的情况下，含芳环化合物可以具有优异的间隙填充性能和平面化特性，并且通过确保溶解性可以获得所期望的涂层厚度。
基于100重量份的溶剂，含芳环化合物可以以约1至20重量份的量被包括。含芳环化合物可以以约5至15重量份的量被包括。
当含芳环化合物被包括在该范围内时，可以改善光学性能，同时确保了良好的涂层特性。
溶剂并不限于特定的溶剂，只要它对于含芳环化合物具有足够的溶解性或分散性。例如，溶剂可以包括选自由丙二醇、丙二醇二乙酸酯、甲氧基丙二醇、二乙二醇、二乙二醇丁醚、三(乙二醇)单甲醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚乙酸酯、环己酮、乳酸乙酯、γ-丁内酯、以及乙酰丙酮组成的组中的至少一种。
硬掩模组合物可以进一步包括添加剂如表面活性剂、酸催化剂、以及交联剂。
硬掩模组合物可以被制备成溶液形式并通过旋涂工艺来施加。随后，施加的组合物经受热处理以便形成硬掩模层。
在这里，硬掩模组合物的涂层厚度和热处理的条件并没有特别限制。例如，可以以约500至
Figure GDA0000131295600000181
的厚度来施加硬掩模组合物，并且可以在约100至300℃下进行热处理10秒至10分钟。
在形成硬掩模层以前，可以形成另一个辅助层。在这里，辅助层可以是含硅薄膜。例如，辅助层可以是由氮化硅或氧化硅形成的薄膜。
此外，在形成辅助层以前，可以进一步形成底部抗反射涂层(BARC)。
随后，将抗蚀剂层施加于硬掩模层上。抗蚀剂层可以是包括感光材料的放射线敏感成像层。
随后，通过曝光和显影抗蚀剂层来形成抗蚀剂图案。在这里，可以利用ArF、KrF、或电子束来进行曝光。此外，在曝光以后，可以在约150至500℃下进行烘烤过程。
随后，利用抗蚀剂图案作为掩模来选择性地除去硬掩模层。在这里，当形成辅助层和/或底部抗反射涂层时，可以一起除去它们。因此，可以使材料层的一部分曝光。
随后，蚀刻材料层的曝光部分。在这里，可以通过干蚀刻工艺使用蚀刻气体来进行蚀刻，并且蚀刻气体可以是CHF3、CF4、CH4、Cl2、BCl3、或它们的混合气体。
随后，通过借助于典型的剥离剂除去硬掩模层和抗蚀剂层来形成多个由材料层形成的图案。
多重图案可以是各种各样的，如金属图案、半导体图案、或绝缘图案，并且它们可以是在半导体集成电路器件内的各种各样的图案。当半导体集成电路器件包括图案时，图案可以是，例如，金属线、半导体图案、或包括接触孔、偏置孔、以及镶嵌沟槽的绝缘层。
在下文中，将参照实施例来更详细地说明本发明。然而，它们是本发明的示例性实施方式而不是进行限制。
含芳环化合物的合成
合成实施例1
准备装备有温度计、冷凝器、以及机械搅拌器的500ml三颈烧瓶，并将三颈烧瓶浸入设置为90至100℃的油恒温浴中。将恒温浴放置在热板上，并利用搅拌棒进行搅拌，同时保持恒温。在这里，冷凝器的冷却水温度设置为5℃。
随后，将28.83g(0.2mol)的2-萘酚和12.08g(0.34mol)的低聚甲醛放入三颈烧瓶中。随后，将0.57g(3mmol)的对甲苯磺酸一水合物溶解在163g的丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)中，并将溶液放入三颈烧瓶中，然后搅拌15至20小时以进行反应。
以每小时的基准从聚合反应物中收集样品，并测量样品的重均分子量。当重均分子量落在1800至2500之间时，反应完成。在这里，通过制备稀释样品来测量重均分子量。通过下述制备稀释样品：从聚合反应物中获取1g的样品，使样品骤冷至室温，获取0.02g的每种样品，然后将它稀释在四氢呋喃(THF)溶剂中直到固体的量达到4wt％。
在聚合反应完成以后，将反应物缓慢冷却到室温。
将反应物放入40g的蒸馏水和400g的甲醇中，剧烈搅拌，然后使其静置。除去上清液，并将沉淀物溶解于80g的丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)中，然后在320g的甲醇中剧烈搅拌，并使其静置(作为主要过程)。再次除去这里获得的上清液，并将沉淀物溶解在80g的丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)中(作为次级过程)。主要过程和次级过程称作一次精制过程，总共进行精制过程三次。将在精制以后获得的聚合物溶解在80g的丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)中，并在减压下除去残留在溶液中的甲醇和蒸馏水。
获得由以下化学式1a表示的含芳环化合物。
该含芳环化合物具有1950的重均分子量和1.38的多分散性。
[化学式1a]
Figure GDA0000131295600000201
合成实施例2
按照与实施例1相同的方法，获得含芳环化合物，不同之处在于，使用36.45g(0.2mol)的1-萘酚、36.45g(0.2mol)的2-萘酚、以及24.16g(0.8mol)的低聚甲醛来代替28.83g(0.2mol)的2-萘酚和12.08g(0.34mol)的低聚甲醛。
获得由以下化学式2a表示的含芳环化合物。
该含芳环化合物具有2100的重均分子量和1.48的多分散性。
[化学式2a]
Figure GDA0000131295600000211
合成实施例3
按照与实施例1相同的方法获得含芳环化合物，不同之处在于，使用21.26g(0.2mol)的苯酚、36.45g(0.2mol)的2-萘酚、以及24.16g(0.8mol)的低聚甲醛来代替28.83g(0.2mol)的2-萘酚和12.08g(0.34mol)的低聚甲醛。
获得由以下化学式3a表示的含芳环化合物。
该含芳环化合物具有2500的重均分子量和1.52的多分散性。
[化学式3a]
Figure GDA0000131295600000212
合成实施例4
按照与实施例1相同的方法获得含芳环化合物，不同之处在于，使用49.61g(0.2mol)的1-苊-5基-甲醇、36.45g(0.2mol)的2-萘酚、以及24.16g(0.8mol)的低聚甲醛来代替28.83g(0.2mol)的2-萘酚和12.08g(0.34mol)的低聚甲醛。
获得由以下化学式4a表示的含芳环化合物。
该含芳环化合物具有2050的重均分子量和1.42的多分散性。
[化学式4a]
合成实施例5
按照与实施例1相同的方法获得含芳环化合物，不同之处在于，使用67.92g(0.2mol)的1-羟基二萘嵌苯(1-羟基苝)、36.45g(0.2mol)的2-萘酚、以及24.16g(0.8mol)的低聚甲醛来代替28.83g(0.2mol)的2-萘酚和12.08g(0.34mol)的低聚甲醛。
获得由以下化学式5a表示的含芳环化合物。
该含芳环化合物具有2170的重均分子量和1.46的多分散性。
[化学式5a]
Figure GDA0000131295600000222
比较合成实施例1
将8.75g(0.05mol)的α，α′-二氯-对二甲苯、26.66g的氯化铝、以及200g的γ-丁内酯放入装备有冷凝器、机械搅拌器、300ml液滴漏斗、以及氮气进口管的1L四颈烧瓶中，然后搅拌，同时注入氮气，从而制备混合溶液。
在10分钟以后，将通过溶解35.03g(0.10mol)的4，4′-(9-亚芴基)联苯酚于200g的γ-丁内酯中所制备的溶液在30分钟内缓慢滴入上述混合溶液中并在115℃下搅拌13小时以引起聚合。
在完成聚合反应以后，利用水除去酸并通过使用蒸发器进行浓缩。随后，使用甲基戊基酮和甲醇来稀释聚合产物，然后通过向其中添加包含以4/1重量比的甲基戊基酮/甲醇的15wt％浓度的溶液，来再次调节浓度。通过将溶液放入3L分液漏斗中并向其中添加正庚烷以便除去低分子量物质如单体，来获得重均分子量为12,000和多分散性为2.0并由以下化学式3表示的聚合物。
[化学式3]
Figure GDA0000131295600000231
比较合成实施例2
准备装备有温度计、冷凝器、机械搅拌器、以及液滴漏斗的2000ml三颈烧瓶，并将三颈烧瓶浸入设置为130至150℃的油恒温浴中。将恒温浴放置在热板上，并利用搅拌棒进行搅拌。在这里，冷凝器的冷却水温度设置为40℃。
随后，将65.48g(1mol)的1-羟基芘和103.12g(1mol)的9，9′-二(苯酚)芴放入三颈烧瓶中。在这里，添加并溶解270.34g的丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)。随后，将4.62g(0.05mol)的硫酸二乙酯加入获得的产物中。
将199.48g(2.0mol)的1.4-二甲氧基甲基苯加入液滴漏斗中，当三颈烧瓶的温度达到130℃时，在1.5小时内将1，4-二甲氧基甲基苯缓慢加入三颈烧瓶中。
以每小时的基准从聚合反应物中取出样品，并测量每个样品的重均分子量，当重均分子量在2500至3500之间时反应终止。在这里，通过下述测量重均分子量：从聚合反应物中获取1g的样品，骤冷样品到室温，获取0.02g的样品，然后用四氢呋喃(THF)溶剂稀释样品，直到固体浓度达到4wt％。
将作为中和剂的4.48g(0.03mol)的三乙醇胺放入三颈烧瓶中并搅拌以便在确定的反应终止时刻终止反应。随后，将反应物缓慢冷却到室温。
通过用500g的丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)稀释反应物来制备聚合物溶液。随后，将聚合物溶液放入2000ml分液漏斗中并剧烈搅拌，同时向其中滴加甲醇和乙二醇(90∶10g/g)的4kg混合溶剂。
结果，在烧瓶底部收集聚合物，然后分离上清液并放在旁边。在除去上清液以后，通过在60℃下进行旋转蒸发10分钟以从最终反应物中除去甲醇，来获得由以下化学式4表示的含芳环化合物。
含芳环化合物的重均分子量为12,000，以及其多分散性为2.3。
[化学式4]
比较合成实施例3
按照与实施例1相同的方法获得含芳环化合物，不同之处在于，使用36.45g(0.2mol)的1-萘酚来代替28.83g(0.2mol)的2-萘酚。
获得由以下化学式5表示的含芳环化合物。
含芳环化合物具有2000的重均分子量和1.38的多分散性。
[化学式5]
Figure GDA0000131295600000251
硬掩模组合物的制备
实施例1
通过在9g丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)中溶解0.8g从合成实施例1获得的含芳环化合物、0.2g由以下化学式A表示的甘脲衍生物交联剂(Powerlink 1174)、以及2mg吡啶对甲苯磺酸盐，接着使其过滤，来制备硬掩模组合物。
[化学式A]
实施例2
按照与实施例1相同的方法制备硬掩模组合物，不同之处在于，使用从合成实施例2获得的含芳环化合物来代替从合成实施例1获得的含芳环化合物。
实施例3
按照与实施例1相同的方法制备硬掩模组合物，不同之处在于，使用从合成实施例3获得的含芳环化合物来代替从合成实施例1获得的含芳环化合物。
实施例4
按照与实施例1相同的方法制备硬掩模组合物，不同之处在于，使用从合成实施例4获得的含芳环化合物来代替从合成实施例1获得的含芳环化合物。
实施例5
按照与实施例1相同的方法制备硬掩模组合物，不同之处在于，使用从合成实施例5获得的含芳环化合物来代替从合成实施例1获得的含芳环化合物。
比较例1
按照与实施例1相同的方法制备硬掩模组合物，不同之处在于，使用从比较合成实施例1获得的含芳环化合物来代替从合成实施例1获得的含芳环化合物。
比较例2
按照与实施例1相同的方法制备硬掩模组合物，不同之处在于，使用从比较合成实施例2获得的含芳环化合物来代替从合成实施例1获得的含芳环化合物。
比较例3
按照与实施例1相同的方法制备硬掩模组合物，不同之处在于，使用从比较合成实施例3获得的含芳环化合物来代替从合成实施例1获得的含芳环化合物。
硬掩模层的形成
通过经由旋涂工艺在其中形成有氮化硅层的硅片上分别施加实施例1至5的硬掩模组合物，然后在240℃下对其烘烤60秒，来形成具有
Figure GDA0000131295600000261
厚度的硬掩模层。
评价-1
测量由按照实施例1至5制备的硬掩模组合物形成的硬掩模层的折射率(n)和消光系数(k)。利用椭圆偏振计(由J.A.Woollam公司生产)同时辐射193nm和248nm的光，来测量折射率和消光系数。
测量结果示出在以下表1中。
(表1)
Figure GDA0000131295600000271
参照表1，由按照实施例1至5制备的硬掩模组合物形成的硬掩模层表现出对于193nm和248nm的光适合于硬掩模层的折射率(n)和消光系数(k)。
抗蚀剂图案的形成
通过旋涂方法分别用按照实施例1至5和比较例1至3制备的硬掩模组合物涂覆其中形成有氮化硅的硅片的上表面，然后在240℃下烘烤硅片60秒，以便形成具有约
Figure GDA0000131295600000272
厚度的硬掩模层。
用KrF专用抗蚀剂涂覆每个硬掩模层的上表面，然后在110℃下烘烤硬掩模层60秒，接着利用作为KrF曝光设备的ASML(XT：1400，NA0.93)进行曝光。随后，通过用2.38wt％氢氧化四甲铵(TMAH)水溶液进行显影来形成抗蚀剂图案。
评价-2
观测了根据曝光量变化的曝光宽容度(EL)裕度(余量，限度，margin)以及根据离光源的距离变化的焦深(DoF)裕度。此外，利用FE-SEM观测了在图案化硬掩模层中是否发生底切(咬边，undercut)。
观测结果提供在以下表2中。在表2中的“X”是指未发生底切，而在表2中的“○”是指已经发生底切。
(表2)
Figure GDA0000131295600000281
参照表2，与由按照比较例1和3制备的硬掩模组合物形成的硬掩模层相比，由按照实施例1至5制备的硬掩模组合物形成的硬掩模层显示出高的EL裕度和DoF裕度。此外，在由按照实施例1至5制备的硬掩模组合物形成的硬掩模层中，没有观测到底切。相反，观测到优异的轮廓。
图案的形成
使用作为掩模的图案化硬掩模层、以及CHF3/CF4的混合气体，单独地干蚀刻氮化硅层，然后使用BCl3/Cl2的混合气体再一次进行干蚀刻。随后，利用氧气(O2)全部除去剩余的有机物质。
评价-3
利用FE-SEM检查了硬掩模层和氮化硅的图案。检查结果提供在以下表3中。
(表3)
  图案轮廓
  实施例1   垂直形状(各向异性的)
  实施例2   垂直形状(各向异性的)
  实施例3   垂直形状(各向异性的)
  实施例4   垂直形状(各向异性的)
  实施例5   垂直形状(各向异性的)
  比较例1   锥形形状，粗糙表面
  比较例2   锥形形状
  比较例3   锥形形状，粗糙表面
根据表3可以看出，由按照比较例1和3制备的硬掩模组合物形成的硬掩模层和在硬掩模层下面的氮化硅层并没有以垂直形状被各向同性地图案化，而是被锥形化，而由按照实施例1至5制备的硬掩模组合物形成的硬掩模层和在硬掩模层下面的氮化硅层全部以垂直形状被各向同性地图案化。
根据事实可以看到，当使用按照实施例1至5制备的硬掩模组合物时，相对于蚀刻气体的抵抗性是足够的并且优异地进行蚀刻工艺。另一方面，当使用按照比较例1和3制备的硬掩模组合物时，相对于蚀刻气体的抵抗性不足并且这导致以适当形状来图案化氮化硅的不足的蚀刻选择性。
评价-4
用按照实施例1至5和比较例1至3制备的硬掩模组合物涂覆图案化晶片，然后烘烤，接着利用V-SEM设备观测它们的间隙填充性能和平面化特性。
通过用扫描电子显微镜(SEM)观测每个图案的截面和确定是否存在空隙，来评价间隙填充性能，以及基于以下方程1来评价平面化特性。在h1与h2之间的差异越小，则平面化特性变得越好。因此，当数值变得更小时，会改善平面化特性。
[方程1]
Figure GDA0000131295600000301
评价结果提供在以下表4中。
(表4)
Figure GDA0000131295600000302
根据表4可以看到，当使用实施例1至5的硬掩模组合物时，平面化的程度是优异的，因为在左边、中间、以及右边保持几乎相同的高度，此外因为没有观测到空隙，所以间隙填充性能是优异的。相反，当使用按照比较例1至3制备的硬掩模组合物时，平面化的程度和间隙填充性能较差。
虽然已经结合目前被认为是实用的示例性实施方式的内容对本发明披露内容进行了描述，但应当理解，本发明并不限于所公开的实施方式，而是相反，旨在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种更改和等同安排。

Claims (13)

1.一种硬掩模组合物，包含：
含芳环化合物和溶剂，所述含芳环化合物包括由以下化学式1表示的部分和由以下化学式2表示的部分中的至少一种：
[化学式1]
Figure FDA0000362884740000011
[化学式2]
Figure FDA0000362884740000012
其中，在化学式1或2中，
Ar是芳环基团，
R1至R3各自独立地是单键、取代或未取代的C1至C30亚烷基基团、取代或未取代的C3至C30亚环烷基基团、取代或未取代的C6至C30亚芳基基团、取代或未取代的C3至C30亚环烯基基团、取代或未取代的C7至C20亚芳烷基基团、取代或未取代的C1至C20亚杂烷基基团、取代或未取代的C2至C30亚杂环烷基基团、取代或未取代的C2至C30亚杂芳基基团、取代或未取代的C2至C30亚烯基基团、取代或未取代的C2至C30亚炔基基团、或它们的组合，以及
n是1至100，
其中，所述Ar是选自在以下组1中所示的取代或未取代的芳环基团中的一种：
[组1]
Figure FDA0000362884740000021
其中，R8至R46各自独立地是氢、羟基基团、卤素、取代或未取代的C1至C30烷基基团、取代或未取代的C3至C30环烷基基团、取代或未取代的C6至C30芳基基团、取代或未取代的C3至C30环烯基基团、取代或未取代的C7至C20芳烷基基团、取代或未取代的C1至C20杂烷基基团、取代或未取代的C2至C30杂环烷基基团、取代或未取代的C2至C30杂芳基基团、取代或未取代的C2至C30烯基基团、取代或未取代的C2至C30炔基基团、或它们的组合，以及
n8至n46各自独立地是1至5。
2.根据权利要求1所述的硬掩模组合物，其中，R1至R3独立地是选自在以下组2中所示的取代或未取代的偶联剂中的一种：
[组2]
其中，R47至R91各自独立地是氢、羟基基团、卤素、取代或未取代的C1至C30烷基基团、取代或未取代的C3至C30环烷基基团、取代或未取代的C6至C30芳基基团、取代或未取代的C3至C30环烯基基团、取代或未取代的C7至C20芳烷基基团、取代或未取代的C1至C20杂烷基基团、取代或未取代的C2至C30杂环烷基基团、取代或未取代的C2至C30杂芳基基团、取代或未取代的C2至C30烯基基团、取代或未取代的C2至C30炔基基团、或它们的组合。
3.根据权利要求1所述的硬掩模组合物，其中，所述含芳环化合物具有范围从1000至30,000的重均分子量。
4.根据权利要求1所述的硬掩模组合物，其中，
基于100重量份的所述溶剂，所述含芳环化合物以1至20重量份的量被包括。
5.根据权利要求1所述的硬掩模组合物，其中，所述溶剂包括选自由丙二醇、丙二醇二乙酸酯、甲氧基丙二醇、二乙二醇、二乙二醇丁醚、三(乙二醇)单甲醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚乙酸酯、环己酮、乳酸乙酯、γ-丁内酯、以及乙酰丙酮组成的组中的至少一种。
6.一种用于形成图案的方法，包括：
在基板上提供材料层；
在所述材料层上形成硬掩模层，所述硬掩模层包括含芳环化合物和溶剂，所述含芳环化合物具有由以下化学式1表示的部分和由以下化学式2表示的部分中的至少一种；
在所述硬掩模层上形成抗蚀剂层；
通过曝光和显影所述抗蚀剂层来形成抗蚀剂图案；
通过使用所述抗蚀剂图案和使所述材料层的部分曝光来选择性地除去所述硬掩模层；以及
蚀刻所述材料层的曝光部分：
[化学式1]
Figure FDA0000362884740000041
[化学式2]
Figure FDA0000362884740000042
其中，在化学式1或2中，
Ar是芳环基团，
R1至R3各自独立地是单键、取代或未取代的C1至C30亚烷基基团、取代或未取代的C3至C30亚环烷基基团、取代或未取代的C6至C30亚芳基基团、取代或未取代的C3至C30亚环烯基基团、取代或未取代的C7至C20亚芳烷基基团、取代或未取代的C1至C20亚杂烷基基团、取代或未取代的C2至C30亚杂环烷基基团、取代或未取代的C2至C30亚杂芳基基团、取代或未取代的C2至C30亚烯基基团、取代或未取代的C2至C30亚炔基基团、或它们的组合，以及
n是1至100，
其中，所述Ar是选自在以下组1中所示的取代或未取代的芳环基团中的一种：
[组1]
Figure FDA0000362884740000061
其中，R8至R46各自独立地是氢、羟基基团、卤素、取代或未取代的C1至C30烷基基团、取代或未取代的C3至C30环烷基基团、取代或未取代的C6至C30芳基基团、取代或未取代的C3至C30环烯基基团、取代或未取代的C7至C20芳烷基基团、取代或未取代的C1至C20杂烷基基团、取代或未取代的C2至C30杂环烷基基团、取代或未取代的C2至C30杂芳基基团、取代或未取代的C2至C30烯基基团、取代或未取代的C2至C30炔基基团、或它们的组合，以及
n8至n46各自独立地是1至5。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，R1至R3独立地是选自在以下组2中所示的取代或未取代的偶联剂中的一种：
[组2]
Figure FDA0000362884740000071
其中，R47至R91各自独立地是氢、羟基基团、卤素、取代或未取代的C1至C30烷基基团、取代或未取代的C3至C30环烷基基团、取代或未取代的C6至C30芳基基团、取代或未取代的C3至C30环烯基基团、取代或未取代的C7至C20芳烷基基团、取代或未取代的C1至C20杂烷基基团、取代或未取代的C2至C30杂环烷基基团、取代或未取代的C2至C30杂芳基基团、取代或未取代的C2至C30烯基基团、取代或未取代的C2至C30炔基基团、或它们的组合。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述含芳环化合物具有范围从1000至30,000的重均分子量。
9.根据权利要求6所述的方法，其中，所述溶剂包括选自由丙二醇、丙二醇二乙酸酯、甲氧基丙二醇、二乙二醇、二乙二醇丁醚、三(乙二醇)单甲醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚乙酸酯、环己酮、乳酸乙酯、γ-丁内酯以及乙酰丙酮组成的组中的至少一种。
10.根据权利要求6所述的方法，其中，所述硬掩模层通过旋涂工艺来形成。
11.根据权利要求6所述的方法，进一步包括：
在形成所述抗蚀剂层以前，在所述材料层上形成包含硅的辅助层。
12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：
在形成所述抗蚀剂层以前，形成底部抗反射涂层（BARC）。
13.一种半导体集成电路器件，包括：
通过根据权利要求6至12中任一项所述的方法形成的多个图案。
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Families Citing this family (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101414278B1 (ko) * 2009-11-13 2014-07-02 제일모직 주식회사 레지스트 하층막용 고분자, 이를 포함하는 레지스트 하층막 조성물 및 소자의 패턴 형성 방법
KR101432605B1 (ko) * 2010-12-16 2014-08-21 제일모직주식회사 하드마스크 조성물, 이를 사용한 패턴 형성 방법 및 상기 패턴을 포함하는 반도체 집적회로 디바이스
US8906590B2 (en) 2011-03-30 2014-12-09 Az Electronic Materials Usa Corp. Antireflective coating composition and process thereof
KR101531610B1 (ko) 2011-12-30 2015-06-24 제일모직주식회사 하드마스크 형성용 조성물, 이를 이용한 패턴 형성 방법 및 상기 패턴을 포함하는 반도체 집적회로 디바이스
CN104024940B (zh) * 2011-12-30 2018-05-01 第一毛织株式会社 用于硬掩模组合物的单体、包含该单体的硬掩模组合物、以及使用该硬掩模组合物形成图案的方法
US8906592B2 (en) 2012-08-01 2014-12-09 Az Electronic Materials (Luxembourg) S.A.R.L. Antireflective coating composition and process thereof
KR20140020495A (ko) * 2012-08-08 2014-02-19 동우 화인켐 주식회사 착색 감광성 수지 조성물, 컬러필터 및 이를 구비한 액정표시장치
KR101566533B1 (ko) * 2012-10-24 2015-11-05 제일모직 주식회사 하드마스크 조성물 및 이를 사용한 패턴형성방법
KR101556277B1 (ko) 2012-12-27 2015-09-30 제일모직 주식회사 하드마스크 조성물, 이를 사용한 패턴 형성 방법 및 상기 패턴을 포함하는 반도체 집적회로 디바이스
KR101556276B1 (ko) * 2012-12-28 2015-09-30 제일모직 주식회사 하드마스크 조성물용 모노머, 상기 모노머를 포함하는 하드마스크 조성물 및 상기 하드마스크 조성물을 사용하는 패턴형성방법
US9443737B2 (en) 2013-04-03 2016-09-13 Texas Instruments Incorporated Method of forming metal contacts in the barrier layer of a group III-N HEMT
US9152051B2 (en) 2013-06-13 2015-10-06 Az Electronics Materials (Luxembourg) S.A.R.L. Antireflective coating composition and process thereof
TWI541611B (zh) * 2013-06-26 2016-07-11 第一毛織股份有限公司 用於硬罩幕組合物的單體、包括該單體的硬罩幕組合物及使用該硬罩幕組合物形成圖案的方法
CN104253024B (zh) 2013-06-27 2017-07-28 第一毛织株式会社 硬掩模组合物、使用其形成图案的方法以及包括该图案的半导体集成电路装置
KR101684978B1 (ko) * 2013-06-27 2016-12-09 제일모직 주식회사 하드마스크 조성물, 이를 사용한 패턴 형성 방법 및 상기 패턴을 포함하는 반도체 집적회로 디바이스
KR101667788B1 (ko) * 2013-12-31 2016-10-19 제일모직 주식회사 하드마스크 조성물 및 이를 사용한 패턴 형성 방법
US9371444B2 (en) * 2014-05-16 2016-06-21 Samsung Sdi Co., Ltd. Hardmask composition and method of forming patterns using the hardmask composition
KR101754901B1 (ko) * 2014-05-16 2017-07-06 제일모직 주식회사 하드마스크 조성물 및 상기 하드마스크 조성물을 사용하는 패턴형성방법
US9583358B2 (en) 2014-05-30 2017-02-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Hardmask composition and method of forming pattern by using the hardmask composition
KR102134674B1 (ko) * 2014-06-16 2020-07-16 닛산 가가쿠 가부시키가이샤 레지스트 하층막 형성 조성물
KR102287343B1 (ko) 2014-07-04 2021-08-06 삼성전자주식회사 하드마스크 조성물 및 이를 이용한 패턴의 형성방법
KR102287344B1 (ko) 2014-07-25 2021-08-06 삼성전자주식회사 하드마스크 조성물 및 이를 이용한 패턴의 형성방법
KR101788091B1 (ko) * 2014-09-30 2017-11-15 삼성에스디아이 주식회사 중합체, 유기막 조성물, 유기막, 및 패턴형성방법
US9862668B2 (en) * 2014-11-24 2018-01-09 Samsung Sdi Co., Ltd. Monomer, polymer, organic layer composition, organic layer, and method of forming patterns
KR102384226B1 (ko) 2015-03-24 2022-04-07 삼성전자주식회사 하드마스크 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성방법
KR102463893B1 (ko) 2015-04-03 2022-11-04 삼성전자주식회사 하드마스크 조성물 및 이를 이용한 패턴의 형성방법
KR101814671B1 (ko) * 2015-06-02 2018-01-04 삼성에스디아이 주식회사 유기막 조성물, 유기막, 및 패턴형성방법
KR102368068B1 (ko) 2015-08-24 2022-02-25 삼성전자주식회사 반도체 소자 제조용 조성물 및 이를 이용하는 반도체 소자의 제조 방법
KR101926023B1 (ko) 2015-10-23 2018-12-06 삼성에스디아이 주식회사 막 구조물 제조 방법 및 패턴형성방법
US10211051B2 (en) * 2015-11-13 2019-02-19 Canon Kabushiki Kaisha Method of reverse tone patterning
KR101944076B1 (ko) * 2016-01-20 2019-01-30 삼성에스디아이 주식회사 유기막 조성물, 및 패턴형성방법
KR102452809B1 (ko) * 2016-06-16 2022-10-07 동우 화인켐 주식회사 하드마스크용 조성물
US11034847B2 (en) 2017-07-14 2021-06-15 Samsung Electronics Co., Ltd. Hardmask composition, method of forming pattern using hardmask composition, and hardmask formed from hardmask composition
KR102433666B1 (ko) 2017-07-27 2022-08-18 삼성전자주식회사 하드마스크 조성물, 이를 이용한 패턴의 형성방법 및 상기 하드마스크 조성물을 이용하여 형성된 하드마스크
KR102486388B1 (ko) 2017-07-28 2023-01-09 삼성전자주식회사 그래핀 양자점의 제조방법, 상기 제조방법에 따라 얻어진 그래핀 양자점을 포함한 하드마스크 조성물, 이를 이용한 패턴의 형성방법 및 상기 하드마스크 조성물을 이용하여 형성된 하드마스크
KR102539875B1 (ko) * 2018-08-20 2023-06-05 동우 화인켐 주식회사 하드마스크용 조성물
KR102397179B1 (ko) * 2018-12-21 2022-05-11 삼성에스디아이 주식회사 하드마스크 조성물, 하드마스크 층 및 패턴 형성 방법
KR102240213B1 (ko) * 2019-04-09 2021-04-14 영창케미칼 주식회사 고두께 스핀 온 카본 하드마스크 조성물 및 이를 이용한 패턴화 방법
KR102350590B1 (ko) * 2021-05-17 2022-01-12 영창케미칼 주식회사 증발감량이 적은 스핀 온 카본 하드마스크 조성물 및 이를 이용한 패턴화 방법

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06130661A (ja) 1992-10-20 1994-05-13 Hitachi Chem Co Ltd ポジ型フォトレジスト組成物
JP3433017B2 (ja) 1995-08-31 2003-08-04 株式会社東芝 感光性組成物
BR9901906B1 (pt) 1998-09-21 2008-11-18 composiÇço para revestimento sensÍvel a radiaÇço étil para chapas de impressço litogrÁfica e similares.
BR0102218B1 (pt) 2001-05-31 2012-10-16 produto sensìvel à radiação, e processo de impressão ou revelação de imagem utilizando o referido produto.
JP3981825B2 (ja) 2002-12-24 2007-09-26 信越化学工業株式会社 パターン形成方法及び下層膜形成材料
JP4013058B2 (ja) * 2002-12-24 2007-11-28 信越化学工業株式会社 パターン形成方法及び下層膜形成材料
KR100671115B1 (ko) * 2005-05-09 2007-01-17 제일모직주식회사 반사방지성을 갖는 하드마스크 조성물
KR100833212B1 (ko) 2006-12-01 2008-05-28 제일모직주식회사 반사방지 하드마스크 조성물
KR100826103B1 (ko) 2006-05-30 2008-04-29 제일모직주식회사 반사방지 하드마스크 조성물
KR100816735B1 (ko) 2006-12-20 2008-03-25 제일모직주식회사 반사방지 하드마스크 조성물, 이를 이용한 패턴화된 재료형상의　제조방법 및 반도체 집적회로 디바이스
KR100826104B1 (ko) 2006-12-29 2008-04-29 제일모직주식회사 고 내에칭성 반사방지 하드마스크 조성물　및　이를 이용한패턴화된 재료 형상의　제조방법
KR100888611B1 (ko) * 2007-06-05 2009-03-12 제일모직주식회사 반사방지 하드마스크 조성물　및　이를 이용한 기판상재료의 패턴화 방법
WO2008120855A1 (en) * 2007-04-02 2008-10-09 Cheil Industries Inc. Hardmask composition having antireflective property and method of patterning materials using the same
CN101889247B (zh) 2007-12-07 2013-04-03 三菱瓦斯化学株式会社 用于形成光刻用下层膜的组合物和多层抗蚀图案的形成方法
KR100930673B1 (ko) 2007-12-24 2009-12-09 제일모직주식회사 반사방지 하드마스크 조성물　및　이를 이용한재료의　패턴화 방법
KR100930672B1 (ko) 2008-01-11 2009-12-09 제일모직주식회사 실리콘계 하드마스크 조성물 및 이를 이용한 반도체집적회로 디바이스의 제조방법

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