CN106883380B - 聚合物、有机层组合物及形成图案的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种聚合物、有机层组合物及形成图案的方法。所述聚合物包含由化学式1表示的结构单元：其中Ar1及Ar2独立地为经取代或未经取代的苯环或包含两个至四个稠合的经取代或未经取代的苯环的芳环，A1及A2独立地为经取代或未经取代的芳环，其限制条件是A1及A2中的至少一者经氢可键结官能基取代，且A1的氢可键结官能基的数量与A2的氢可键结官能基的数量的总和大于或等于3，L为二价有机基，且＊为连接点。本发明的聚合物具有令人满意的溶解性特征以及优异的机械特征、耐蚀刻性及耐热性。[化学式1]所述化学式1与具体实施方式中所定义的相同。

Description

聚合物、有机层组合物及形成图案的方法
相关申请的交叉参考
本申请主张在2015年12月16日在韩国知识产权局提出申请的韩国专利申请第10-2015-0180372号的优先权及权利，所述韩国专利申请的全部内容并入本文供参考。
技术领域
本发明涉及一种新颖聚合物、包含所述聚合物的有机层组合物、及使用所述有机层组合物来形成图案的方法。
背景技术
最近，根据电子装置的尺寸减小(微型化)及复杂性的高集成设计已加速更先进的材料及其相关工艺的发展，且因此，使用传统光致抗蚀剂的光刻也需要新的图案化材科及技术。在图案化工艺中，被称为硬掩模层的有机层可作为硬夹层而形成，以将光致抗蚀剂的精细图案向下转移至衬底上的足够深度且不使衬底塌陷。硬掩模层发挥夹层的作用，以通过选择性蚀刻工艺将光致抗蚀剂的精细图案转移至材料层。因此，硬掩模层需要例如耐蚀刻性等特征以耐受多个蚀刻工艺。另一方面，近来已提议旋涂方法来替代化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD)方法以形成硬掩模层。一般来说，由于耐热性及耐蚀刻性与旋转特征具有权衡关系，因此需要满足所有特征的有机层材料。
发明内容
本发明-实施例提供一种具有令人满意的耐热性及耐蚀刻性同时确保在溶剂中的溶解性、间隙填充特征及平坦化特征的聚合物。
另一实施例提供一种包含所述聚合物的有机层组合物。
再一实施例提供一种使用所述有机层组合物来形成图案的方法。
根据一实施例，一种聚合物包含由化学式1表示的结构单元。
[化学式1]
在化学式1中，
Ar1及Ar2独立地为经取代或未经取代的苯环或包含两个至四个稠合的经取代或未经取代的苯环的芳环，
A1及A2独立地为经取代或未经取代的芳环，其限制条件是A1及A2中的至少一者经氢可键结官能基取代，且A1的所述氢可键结官能基的数量与A2的所述氢可键结官能基的数量的总和大于或等于3，
L为二价有机基，且
*为连接点。
所述氢可键结官能基可为羟基、胺(amine)或其组合。
所述A1及所述A2可独立地为选自群组1的经取代或未经取代的芳环基。
[群组1]
在群组1中，连接点不受特别限制。
所述L可由化学式Z1至化学式Z4中的一者表示。
[化学式z1]
[化学式Z2]
[化学式Z3]
[化学式Z4]
在化学式Z1至化学式Z4中，
a及b独立地为0或1，
c为1至5的整数，
Y1至Y4独立地为选自群组2的经取代或未经职代的部分中的一者，且
*为连接点：
[群组2]
在群组2中，
M、M′及M″独立地为经取代或未经取代的C1至C10亚烷基、O、S、SO2、CRaRb、NRc或羰基，其中Ra、Rb及Rc独立地为氢、经取代或未经取代的C1至C10烷基、经取代或未经取代的C6至C30芳基、卤素原子、含卤素的基团或其组合，
r为0至10的整数，且
s为3至10的整数。
A1的氢可键结官能基的数量与A2的氢可键结官能基的数量的总和大于或等于3且小于或等于6。
由化学式1表示的所述结构单元可由化学式1-1及化学式1-2中的一者表示。
[化学式1-1]
[化学式1-2]
在化学式1-1及化学式1-2中，
R1至R6独立地为羟基、胺或其组合，
n1至n6独立地为0至3的整数，n1与n2的和及n3至n6的和独立地大于或等于3，
Z1及Z2独立地为羟基、甲氧基、乙氧基、卤素、经取代或未经取代的C1至C30烷基、经取代或未经取代的C6至C30芳基、经取代或未经取代的C1至C30烷氧基或其组合，
k1及k2独立地为0至4的整数，
L为二价有机基，且
*为连接点。
所述聚合物还可包含由化学式2表示的结构单元。
[化学式2]
·-X-L-·
在化学式2中，
X为经至少一个氢可键结官能基取代的芳环或经至少一个氢可键结官能基取代的杂芳环基，
L为二价有机基，且
*为连接点。
在化学式2中，所述氢可键结官能基可为羟基、胺或其组合。
所述聚合物可具有约500至约200,000的重量平均分子量。
根据另一实施例，提供一种包含所述聚合物及溶剂的有机层组合物。
根据另一实施例，一种形成图案的方法包括：在衬底上设置材料层；在所述材料层上施加根据权利要求10所述的有机层组合物；对所述有机层组合物进行热处理，以提供硬掩模层；在所述硬掩模层上设置含硅的薄层；在所述含硅的薄层上设置光致抗蚀剂层；对所述光致抗蚀剂层进行曝光及显影，以形成光致抗蚀剂图案；使用所述光致抗蚀剂图案来选择性地移除所述含硅的薄层及所述硬掩模层，以暴露出所述材料层的一部分；以及蚀刻所述材料层的被暴露部分。
所述有机层组合物可使用旋涂方法来施加。
可在形成所述光致抗蚀剂层之前进一步形成底部抗反射涂层(bottomantireflective coating，BARC)。
所述新颖聚合物具有令人满意的溶解性特征以及优异的机械特征、耐蚀刻性及耐热性，且因此可应用于旋涂方法。
附图说明
图1是用于解释用以评估平坦化特征的计算方程式1的参考图。
具体实施方式
以下将详细地阐述本发明的示例性实施例，且所述示例性实施例可易于由相关领域中的一般技术人员来执行。然而，本发明可实施为许多不同形式，且不应被理解为仅限于本文所述的示例性实施例。
当不另外提供定义时，本文所用的用语“经取代”可指代经选自卤素原子(F、Br、Cl、或I)、羟基、烷氧基、硝基、氰基、氨基、叠氮基、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、磷酸或其盐、C1至C20烷基、C2至C20烯基、C2至C20炔基、C6至C30芳基、C7至C30芳基烷基、C1至C30烷氧基、C1至C20杂烷基、C2至C20杂芳基、C3至C20杂芳基烷基、C3至C30环烷基、C3至C15环烯基、C6至C15环炔基、C2至C30杂环烷基及其组合的取代基取代，以代替化合物的氢。
当不另外提供定义时，本文所用的用语“杂”指代包含选自N、O、S、及P的1个至3个杂原子。
以下，阐述根据一实施例的聚合物。
根据一实施例的聚合物包含由化学式1表示的结构单元。
[化学式1]
在化学式1中，
Ar1及Ar2独立地为经取代或未经取代的苯环或包含两个至四个稠合的经取代或未经取代的苯环的芳环，
A1及A2独立地为经取代或未经取代的芳环，其限制条件是A1及A2中的至少一者经氢可键结官能基取代，且A1的所述氢可键结官能基的数量与A2的所述氢可键结官能基的数量的总和大于或等于3，
L为二价有机基，且
*为连接点。
所述聚合物在结构单元中包含由Ar1、Ar2、A1及A2表示的芳环部分、亚烷基及由L表示的连接基团部分。
首先，所述聚合物包含由Ar1、Ar2、A1及A2表示的芳环部分，且因此产生优异的耐蚀刻性。
在化学式1中，Ar1及Ar2为芳环，例如独立地为经取代或未经取代的苯环，再另一实例中，Ar1及Ar2独立地为两个至四个稠合的经取代或未经取代的苯环。
举例来说，Ar1及Ar2可由化学式A至化学式D中的一者表示。
[化学式A]
[化学式B]
[化学式C]
[化学式D]
通过切割化学式1中的Ar1及Ar2与A1及A2连接的点来示出化学式A至化学式D。在化学式A至化学式D中，芳环未经取代，但可例如经为羟基、甲氧基、乙氧基、卤素、经取代或未经取代的C1至C30烷基、经取代或未经取代的C6至C30芳基或经取代或未经取代的C1至C30烷氧基的取代基取代。此外，化学式1中的Ar1及Ar2可为除化学式B至化学式D中所包含的稠环外的各种稠环基。
以此种方式，所述聚合物在结构单元中包含芴骨架(fluorene backbone)，且因此可保证耐热性以及耐蚀刻性。
在化学式1中，A1及A2表示经取代或未经取代的芳环，且可例如选自群组1，但并非仅限于此。
[群组1]
在由化学式1表示的结构单元中选自群组1的环基的连接点不受特别限制。此外，选自群组1的环基中的氢可由取代基替代，且在本文中，取代基的种类及数量不受特别限制。
A1及A2中的至少一者可经氢可键结官能基取代，且在A1中所取代的氢可键结官能基的数量与在A2中所取代的氢可键结官能基的数量的总和大于或等于3。
在本文中，氢可键结官能基指示所有与其他基团反应并形成氢键的基团，例如羟基或胺，但并非仅限于此。
所述聚合物在结构单元的A1及A2中包含大于或等于约3个氢可键结官能基，且因此可提高在溶剂中的溶解性。此外，当所述聚合物用作有机层材料时，会提高有机层至下层的粘附，且因此可保证优异的间隙填充特征及平坦化特征。
举例来说，在化学式1中，只要在A1中所取代的氢可键结官能基的数量与在A2中所取代的氢可键结官能基的数量的总和大于或等于3且小于或等于6，便可控制在A1中所取代的氢可键结官能基及在A2中所取代的氢可键结官能基的每一者的数量。
在化学式1中，L为二价有机基，且可例如由化学式Z1至化学式Z4中的一者表示，但并非仅限于此。
[化学式Z1]
[化学式Z2]
[化学式Z3]
[化学式Z4]
在化学式Z1至化学式Z4中，
a及b独立地为0或1，
c为1至5的整数，
Y1至Y-4独立地为选自群组2的经取代或未经取代的部分中的一者，且
*为连接点：
[群组2]
在群组2中，
M、M′及M″独立地为经取代或未经取代的C1至C10亚烷基、O、S、SO2、CRaRb、NRc或羰基，其中Ra、Rb及Ｒc独立地为氢、经取代或未经取代的C1至C10烷基、经取代或未经取代的C6至C30芳基、卤素原子、含卤素的基团或其组合，
r为0至10的整数，且
s为3至10的整数。
在化学式2的结构中在环基选自群组2的情况下的连接点无特别限制而是可为任何两个连接点。此外，选自群组2的环基中的氢可由取代基取代，其中所述取代基的种类及数量不受特别限制。
连接基包含于根据一实施例的硬掩模组合物中所包含的化合物中，且可增加聚合物的灵活性。此灵活的结构可降低玻璃化转变温度(Tg)，且因此在烘烤工艺期间增进回流以及增大聚合物的自由体积并提高溶解性，且因此改善间隙填充性能及平坦化。
所述聚合物可包含由化学式1表示的多个部分(moiety)，且所述多个部分可具有同一结构或不同结构。
举例来说，由化学式1表示的结构单元可由化学式1-1及化学式1-2中的一者表示，但并非仅限于此。
[化学式1-1]
[化学式1-2]
在化学式1-1及化学式1-2中，
R1至R6独立地为羟基、胺或其组合，
n1至n6独立地为0至3的整数，n1与n2的和及n3至n6的和独立地大于或等于3，
Z1及Z2独立地为羟基、甲氧基、乙氧基、卤素、经取代或未经取代的C1至C30烷基、经取代或未经取代的C6至C30芳基、经取代或未经取代的C1至C30烷氧基或其组合，
k1及k2独立地为0至4的整数，
L为二价有机基，且
*为连接点。
所述聚合物还可包含例如由化学式2表示的结构单元。
[化学式2]
·-X-L-·
在化学式2中，
X为经至少一个氢可键结官能基取代的芳环或经至少一个氢可键结官能基取代的杂芳环基，
L为二价有机基，且
*为连接点。
在化学式2中，氢可键结官能基及由L表示的二价有机基与以上所述的相同。在本文中，芳环基可例如由群组1中的一者表示。
在化学式2中，X可为例如经大于或等于约2个羟基取代的含芳环的基或经大于或等于约2个羟基取代的含杂芳环的基，但并非仅限于此。
同样地，所述聚合物可包含由化学式2表示的多个部分(moiety)，且所述多个部分可具有同一结构或不同结构。
举例来说，所述聚合物可具有约500至约200,000的重量平均分子量。当所述聚合物具有处于所述范围内的重量平均分子量时，可通过调整碳的量及在溶剂中的溶解性而优化包含所述聚合物的有机层组合物(例如，硬掩模组合物)。
当所述聚合物用作有机层材料时，当在下部衬底(或膜)中存在梯级时或当形成有图案时可不仅提供优异的间隙填充特征及平坦化特征，而且也可形成均匀的薄膜，且在烘烤期间不形成针孔及空隙或不使厚度分布劣化。
根据另一实施例，提供一种包含所述聚合物及溶剂的有机层组合物。
所述溶剂可为对于所述聚合物具有足够的溶解性或分散性的任一者，且可为例如选自以下的至少一者：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、甲基吡咯烷酮、乙酰丙酮及3-乙氧基丙酸乙酯。
以有机层组合物的总量计，可以约1wt％至约50wt％的量包含所述聚合物。当在所述范围内包含所述聚合物时，可控制有机层的厚度、表面粗糙度及平坦化。
有机层组合物还可包含表面活性剂、交联剂、热酸产生剂、塑化剂等添加剂。
表面活性剂可包括例如烷基苯磺酸盐、烷基吡啶盐、聚乙二醇或季铵盐，但并非仅限于此。
交联剂可为例如三聚氰胺系剂、经取代的脲系剂或聚合物系剂。在一实施例中，具有至少两个交联形成取代基的交联剂可为例如以下化合物，如甲氧基甲基化甘脲、丁氧基甲基化甘脲、甲氧基甲基化三聚氰胺、丁氧基甲基化三聚氰胺、甲氧基甲基化苯并胍胺、丁氧基甲基化苯并胍胺、甲氧基甲基化脲、丁氧基甲基化脲、甲氧基甲基化硫脲、或丁氧基甲基化硫脲等。
交联剂可为具有高耐热性的交联剂。具有高耐热性的交联剂可为在分子中包含含有芳环(例如，苯环或萘环)的交联取代基的化合物。
热酸产生剂可为例如酸性化合物或/及2，4，4，6-四溴环己二烯酮、安息香甲苯磺酸酯、2-硝基苄基甲苯磺酸酯、其他有机磺酸烷基酯等，但并非仅限于此，所述酸性化合物例如为对甲苯磺酸、三氟甲磺酸、吡啶对甲苯磺酸、水杨酸、磺基水杨酸、柠檬酸、苯甲酸、羟基苯甲酸、萘基碳酸等。
以有机层组合物的100重量份(parts by weight)计，添加剂可以约0.001重量份至75重量份的量存在。
根据另一实施例，提供一种使用所述有机层组合物制造的有机层。所述有机层可例如通过在衬底上涂布有机层组合物以及对所述有机层组合物进行热处理以固化而形成，且可包括例如用于电子装置的硬掩模层、平坦化层、牺牲层、填料等。
以下，阐述一种通过使用所述有机层组合物来形成图案的方法。
根据一个实施例的一种形成图案的方法包括：在衬底上设置材料层；施加包含所述聚合物及所述溶剂的所述有机层组合物；对包含单体及所述溶剂的所述有机层组合物进行热处理，以形成硬掩模层；在所述硬掩模层上形成含硅的薄层；在所述含硅的薄层上形成光致抗蚀剂层；对所述光致抗蚀剂层进行曝光及显影，以形成光致抗蚀剂图案；使用所述光致抗蚀剂图案来选择性地移除所述含硅的薄层及所述硬掩模层，以暴露出所述材料层的一部分；以及蚀刻所述材料层的被暴露部分。
所述衬底可为例如硅晶片、玻璃衬底或聚合物衬底。
所述材料层为待最终图案化的材料，例如金属层(例如铝层及铜层)、半导体层(例如硅层)或绝缘体层(例如氧化硅层及氮化硅层)。所述材料层可通过例如化学气相沉积(CVD)工艺等方法来形成。
所述有机层组合物与以上所述的相同，且可通过以溶液形式进行旋涂来施加。在本文中，所述有机层组合物的厚度不受特别限制，而是可为例如约至约
对所述有机层组合物进行热处理可例如在约100℃至约500℃下执行约10秒至约1小时。
所述含硅的薄层可由例如SiCN、SiOC、SiON、SiOCN、SiC、SiO和/或SiN形成。
所述方法还可包括：在所述含硅的薄层上形成所述光致抗蚀剂层之前形成底部抗反射涂层(BARC)。
对所述光致抗蚀剂层进行的曝光可使用例如ArF、KrF或EUV来执行。在曝光之后，可在约100℃至约500℃下执行热处理。
所述材料层的所述被暴露部分的蚀刻工艺可通过使用蚀刻气体的干式蚀刻工艺来执行，且所述蚀刻气体可为例如CHF3、CF4、Cl2、BCl3及其混合气体，但不受限制。
经蚀刻材料层可形成为多个图案，且所述多个图案可为金属图案、半导体图案、绝缘图案等，例如半导体集成电路装置的多种多样的图案。
以下，参照实例更详细地说明本发明。然而，这些实例是示例性的，且本发明并非仅限于此。
合成例
合成例1
将38g 4，4′-(9H-芴-9，9-二基)二苯-1，2-二醇、17g 1，4-双(甲氧基甲基)苯、82g丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)、及0.5g硫酸二乙酯放入烧瓶中并在100℃下搅拌以执行聚合反应。当重量平均分子量达到2,000至3,500时，使所述反应终止。当所述聚合反应完成时，将反应物缓慢冷却至室温，且然后添加至40g蒸馏水及400g甲醇中，并且对混合物进行强烈搅拌然后使其静置。在从中移除上清液之后，将沉淀物溶解于80g丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)中，且通过使用320g甲醇及320g水对溶液进行强烈搅拌，且然后使其静置(初级)。在本文中，在移除从中所获得的上清液之后，将沉淀物溶解于80g丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)中(次级)。初级过程及次级过程当时被视为一个纯化过程，所述纯化过程总计重复三次。将所纯化聚合物溶解于80g丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)中，且在减压下移除残留在溶液中的甲醇及蒸馏水以获得包含由化学式1a表示的结构单元的聚合物(Mw：3,500)。
[化学式1a]
合成例2
通过使用48g 6，6′-(9H-芴-9，9-二基)二萘-1，2-二醇、17g 1，3-双(甲氧基甲基)苯、98g丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)及0.5g硫酸二乙酯且经由与合成例1相同的合成来获得包含由化学式1b表示的结构单元的聚合物(Mw：3,500)。
[化学式1b]
合成例3
通过使用23g芘-1，6-二醇、34g 1，4-双(甲氧基甲基)苯、38g 4，4′-(9H-芴-9，9-二基)二苯-1，2-二醇、143g丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)、及0.7g硫酸二乙酯且经由与合成例1相同的合成来获得包含由化学式1c表示的结构单元的聚合物(Mw：3,200)。
[化学式1c]
合成例4
通过使用38g 4，4′-(9H-芴-9，9-二基)二苯-1，2-二醇、47g 4，4′-(丙烷-2，2-二基)双((4-(甲氧基甲基)苯氧基)苯)、128g丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)、及0.5g硫酸二乙酯且经由与合成例1相同的合成来获得包含由化学式1d表示的结构单元的聚合物(Mw：3,500)。
[化学式1d]
合成例5
通过使用41g 5，5′-(9H-芴-9，9-二基)二苯-1，2，3-三醇、47g 4，4′-氧基双((甲氧基甲基)苯)、133g丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)及0.5g硫酸二乙酯且经由与合成例1相同的合成来获得包含由化学式1e表示的结构单元的聚合物(Mw：3,100)。
[化学式1e]
合成例6
通过使用41g 5，5′-(9H-芴-9，9-二基)二苯-1，2，3-三醇、36g 1，6-双(4-(甲氧基甲基)苯氧基)己烷、116g丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)及0.5g硫酸二乙酯且经由与合成例1相同的合成来获得包含由化学式1f表示的结构单元的聚合物(Mw：3,200)。
[化学式1f]
合成例7
通过使用20g5，5′-(9H-芴-9，9-二基)二苯-1，2，3-三醇、17g 1，3-双(甲氧基甲基)苯、7g 1H-吲哚-5-醇、103g丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)及0.5g硫酸二乙酯且经由与合成例1相同的合成来获得包含由化学式1g表示的结构单元的聚合物(Mw：3,000)。
[化学式1g]
合成例8
通过使用20g 5，5′-(9H-芴-9，9-二基)二苯-1，2，3-三醇、26g 4，4′-氧基双((甲氧基甲基)苯)、6g 1H-吲哚、123g丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)及0.5g硫酸二乙酯且经由与合成例1相同的合成来获得包含由化学式1h表示的结构单元的聚合物〔Mw：3,500)。
[化学式1h]
合成例9
通过使用48g 6，6′-(9H-芴-9，9-二基)二萘-1，2-二醇、12g 4-羟基苯甲醛、141g丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)及0.3g硫酸二乙酯且经由与合成例1相同的合成来获得包含由化学式1i表示的结构单元的聚合物(Mw：3,500)。
[化学式1i]
合成例10
通过使用38g 4，4′-(9H-芴-9，9-二基)二苯-1，2-二醇、17g 4-羟基-1-萘甲醛、129g丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)及0.3g硫酸二乙酯且经由与合成例1相同的合成来获得包含由化学式1j表示的结构单元的聚合物〔Mw：3,200)。
[化学式1j]
合成例11
通过使用19g 4，4′-(9H-芴-9，9-二基)二苯-1，2-二醇、17g 2-羟基-1-萘甲醛、7g萘-1-醇、91g丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)及0.3g对甲苯磺酸水合物且经由与合成例1相同的合成来获得包含由化学式1k表示的结构单元的聚合物(Mw：3,000)。
[化学式1k]
合成例12
通过使用19g 4，4′-(9H-芴-9，9-二基)二苯-1，2-二醇、26g 4，4′-氧基双((甲氧基甲基)苯)、7g萘-2-醇、122g丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)及0.5g硫酸二乙酯且经由与合成例1相同的合成来获得包含由化学式11表示的结构单元的聚合物(Mw：3,100)。
[化学式11]
比较合成例1
在100℃下将23g苯并苝、17g1，4-双(甲氧基甲基)苯、60g丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)及1.23g硫酸二乙酯搅拌2小时至24小时以执行聚合反应。当重量平均分子量达到2,000至3,500的范围时，使所述反应终止。当所述聚合反应完成时，将反应物缓慢冷却至室温，添加至40g蒸馏水及400g甲醇中，且对混合物进行强烈搅拌然后使其静置。在从中移除上清液之后，使其中的沉淀物溶解于80g环己酮中，且通过使用320g甲醇对溶液进行强烈搅拌，并然后使其静置(初级)。在本文中，在再次移除从中所获得的上清液之后，使其中的沉淀物溶解于80g环已酮中(次级)。经由与合成例1相同的合成来获得包含由化学式X表示的结构单元的聚合物(Mw：2,700)。
[化学式X]
比较合成例2
通过使用45g 6，6′-(9H-芴-9，9-二基)二萘-2-醇、17g 1，4-双(甲氧基甲基)苯、62g丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)及0.6g硫酸二乙酯且经由与合成例1相同的合成来获得由化学式Y表示的聚合物(Mw：3,500)。
[化学式Y]
硬掩模组合物的制备
实例1
将根据合成例1的聚合物溶解于丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)与环己酮(7∶3(v/v))的混合溶剂中，且将溶液进行过滤以制备硬掩模组合物。根据所需厚度，以硬掩模组合物的总重量计，以1wt％至20wt％的量包含聚合物化合物。
实例2至实例12
除分别使用合成例2至合成例12的聚合物来替代合成例1的聚合物外，根据与实例1相同的方法来制备每一硬掩模组合物。
比较例1及比较例2
除分别使用根据比较合成例1及比较合成例2的聚合物来替代根据合成例1的聚合物外，根据与实例1相同的方法来制备硬掩模组合物。
间隙填充特征的评估
将根据实例1至实例12以及比较例1及比较例2的每一硬掩模组合物旋涂在具有孔图案的硅晶片上以形成薄膜，且通过使用V-SEM设备来检查所述薄膜的横截面。对硬掩模组合物中化合物的含量进行调整以在裸晶片上形成厚的膜。
所述结果示出于表1中。
[表1]
间隙填充特征
实例1 无空隙
实例2 无空隙
实例3 无空隙
实例4 无空隙
实例5 无空隙
实例6 无空隙
实例7 无空隙
实例8 无空隙
实例9 无空隙
实例10 无空隙
实例11 无空隙
实例12 无空隙
比较例1 空隙
比较例2 空隙
参照表1，分别由根据实例1至实例12的硬掩模组合物形成的每一薄膜展示出无空隙，且因此展示出优异的间隙填充特征。
平坦化特征的评估
将根据实例1至实例5、实例7、实例8、实例11及实例12以及比较例1及比较例2的每一硬掩模组合物旋涂在具有孔图案的硅晶片上，并在400℃下进行烘烤以分别形成薄膜，且通过使用V-SEM设备来检查所述薄膜的横截面。对所述硬掩模组合物中化合物的含量进行调整以在裸晶片上形成厚的膜。
图1是用于解释用以评估平坦化特征的计算方程式1的参考图。通过测量抗蚀剂底层在具有孔的区及无孔的区中的厚度差h1、h2、h3、h4、h5、h6来评估平坦化特征。根据计算方程式1来将平坦化特征数字化。随着具有图案的区与无图案的区的膜厚度差变小，也就是随着数字化的值变小，平均化特征可变得更优异。
计算方程式1
所述结果示出于表2中。
[表2]
平坦化特征
实例1 26nm
实例2 28nm
实例3 23nm
实例4 18nm
实例5 19nm
实例7 24nm
实例8 26nm
实例11 25nm
实例12 19nm
比较例1 42nm
比较例2 39nm
参照表2，与分别由根据比较例1及比较例2的硬掩模组合物形成的薄膜相比，分别由根据实例1至实例5、实例7、实例8、实例11及实例12的硬掩模组合物形成的薄膜展现出优异的平坦化。
尽管已结合当前被视为可行的示例性实施例阐述了本发明，但应理解，本发明并不仅限于所公开的实施例，而是相反，旨在涵盖包含于所附权利要求书的精神及范围内的各种润饰及等效配置。

Claims (16)

1.一种聚合物，其特征在于，包含由化学式1表示的结构单元：
[化学式1]
其中，在化学式1中，
Ar1及Ar2独立地为经取代或未经取代的苯环或包含两个至四个稠合的经取代或未经取代的苯环的芳环，
A1及A2独立地为经取代或未经取代的芳环，其限制条件是A1及A2中的至少一者经氢可键结官能基取代，且A1的氢可键结官能基的数量与A2的氢可键结官能基的数量的总和大于或等于3且小于或等于6，所述氢可键结官能基为羟基、胺或其组合，
L为二价有机基，且
*为连接点。
2.根据权利要求1所述的聚合物，其特征在于，所述A1及所述A2独立地为选自群组1的经取代或未经取代的芳环基：
[群组1]
其中，在群组1中，连接点不受特别限制。
3.根据权利要求1所述的聚合物，其特征在于，所述L是由化学式Z1至化学式Z4中的一者表示：
[化学式Z1]
[化学式Z2]
[化学式Z3]
[化学式Z4]
其中，在化学式Z1至化学式Z4中，
a及b独立地为0或1，
c为1至5的整数，
Y1至Y4独立地为选自群组2的经取代或未经取代的部分中的一者，且
*为连接点：
[群组2]
其中，在群组2中，
M、M'及M”独立地为经取代或未经取代的C1至C10亚烷基、O、S、SO2、CRaRb、NRc或羰基，其中Ra、Rb及Rc独立地为氢、经取代或未经取代的C1至C10烷基、经取代或未经取代的C6至C30芳基、卤素原子、含卤素的基或其组合，
r为0至10的整数，且
s为3至10的整数。
4.根据权利要求1所述的聚合物，其特征在于，由化学式1表示的所述结构单元是由化学式1-1及化学式1-2中的一者表示：
[化学式1-1]
[化学式1-2]
其中，在化学式1-1及化学式1-2中，
R1至R6独立地为羟基、胺或其组合，
n1至n6独立地为0至3的整数，n1与n2的和及n3至n6的和独立地大于或等于3，
Z1及Z2独立地为羟基、甲氧基、乙氧基、卤素、经取代或未经取代的C1至C30烷基、经取代或未经取代的C6至C30芳基、经取代或未经取代的C1至C30烷氧基或其组合，
k1及k2独立地为0至4的整数，
L为二价有机基，且
*为连接点。
5.根据权利要求1所述的聚合物，其特征在于，所述聚合物还包含由化学式2表示的结构单元：
[化学式2]
*-X-L-*
其中，在化学式2中，
X为经至少一个氢可键结官能基取代的芳环或经至少一个氢可键结官能基取代的杂芳环基，
L为二价有机基，且
*为连接点。
6.根据权利要求5所述的聚合物，其特征在于，所述氢可键结官能基为羟基、胺或其组合。
7.根据权利要求1所述的聚合物，其特征在于，所述聚合物具有500至200,000的重量平均分子量。
8.一种有机层组合物，其特征在于，包含含有由化学式1表示的结构单元的聚合物以及溶剂，
[化学式1]
其中，在化学式1中，
Ar1及Ar2独立地为经取代或未经取代的苯环或包含两个至四个稠合的经取代或未经取代的苯环的芳环，
A1及A2独立地为经取代或未经取代的芳环，其限制条件是A1及A2中的至少一者经氢可键结官能基取代，且A1的氢可键结官能基的数量与A2的氢可键结官能基的数量的总和大于或等于3且小于或等于6，所述氢可键结官能基为羟基、胺或其组合，
L为二价有机基，且
*为连接点。
9.根据权利要求8所述的有机层组合物，其特征在于，所述A1及所述A2独立地为选自群组1的经取代或未经取代的芳环基：
[群组1]
其中，在群组1中，连接点不受特别限制。
10.根据权利要求8所述的有机层组合物，其特征在于，所述L是由化学式Z1至化学式Z4中的一者表示：
[化学式Z1]
[化学式Z2]
[化学式Z3]
[化学式Z4]
其中，在化学式Z1至化学式Z4中，
a及b独立地为0或1，
c为1至5的整数，
Y1至Y4独立地为选自群组2的经取代或未经取代的部分中的一者，且
*为连接点，
[群组2]
其中，在群组2中，
M、M'及M”独立地为经取代或未经取代的C1至C10亚烷基、O、S、SO2、CRaRb、NRc或羰基，其中Ra、Rb及Rc独立地为氢、经取代或未经取代的C1至C10烷基、经取代或未经取代的C6至C30芳基、卤素原子、含卤素的基或其组合，
r为0至10的整数，且
s为3至10的整数。
11.根据权利要求8所述的有机层组合物，其特征在于，由化学式1表示的所述结构单元是由化学式1-1及化学式1-2中的一者表示：
[化学式1-1]
[化学式1-2]
其中，在化学式1-1及化学式1-2中，
R1至R6独立地为羟基、胺或其组合，
n1至n6独立地为0至3的整数，n1与n2的和及n3至n6的和独立地大于或等于3，
Z1及Z2独立地为羟基、甲氧基、乙氧基、卤素、经取代或未经取代的C1至C30烷基、经取代或未经取代的C6至C30芳基、经取代或未经取代的C1至C30烷氧基或其组合，
k1及k2独立地为0至4的整数，
L为二价有机基，且
*为连接点。
12.根据权利要求8所述的有机层组合物，其特征在于，所述聚合物还包含由化学式2表示的结构单元：
[化学式2]
*-X-L-*
其中，在化学式2中，
X为经至少一个氢可键结官能基取代的芳环或经至少一个氢可键结官能基取代的杂芳环基，
L为二价有机基，且
*为连接点。
13.根据权利要求12所述的有机层组合物，其特征在于，所述氢可键结官能基为羟基、胺或其组合。
14.根据权利要求8所述的有机层组合物，其特征在于，所述聚合物具有500至200,000的重量平均分子量。
15.一种形成图案的方法，其特征在于，包括：
在衬底上设置材料层，
在所述材料层上施加根据权利要求8至14中任一项所述的有机层组合物，
对所述有机层组合物进行热处理，以提供硬掩模层，
在所述硬掩模层上设置含硅的薄层，
在所述含硅的薄层上设置光致抗蚀剂层，
对所述光致抗蚀剂层进行曝光及显影，以形成光致抗蚀剂图案，
使用所述光致抗蚀剂图案来选择性地移除所述含硅的薄层及所述硬掩模层，以暴露出所述材料层的一部分，以及
蚀刻所述材料层的被暴露部分。
16.根据权利要求15所述的形成图案的方法，其特征在于，所述有机层组合物是使用旋涂方法来施加。
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