CN111295409B - 聚合物、有机膜组合物及图案形成方法 - Google Patents

聚合物、有机膜组合物及图案形成方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111295409B
CN111295409B CN201880071469.0A CN201880071469A CN111295409B CN 111295409 B CN111295409 B CN 111295409B CN 201880071469 A CN201880071469 A CN 201880071469A CN 111295409 B CN111295409 B CN 111295409B
Authority
CN
China
Prior art keywords
group
chemical formula
polymer
organic film
substituted
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.)
Active
Application number
CN201880071469.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111295409A (zh
Inventor
林栽范
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.)
Samsung SDI Co Ltd
Original Assignee
Samsung SDI 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 Samsung SDI Co Ltd filed Critical Samsung SDI Co Ltd
Publication of CN111295409A publication Critical patent/CN111295409A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111295409B publication Critical patent/CN111295409B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G61/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G61/12—Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G61/122—Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule derived from five- or six-membered heterocyclic compounds, other than imides
    • C08G61/123—Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule derived from five- or six-membered heterocyclic compounds, other than imides derived from five-membered heterocyclic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G61/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G61/02—Macromolecular compounds containing only carbon atoms in the main chain of the macromolecule, e.g. polyxylylenes
    • C08G61/10—Macromolecular compounds containing only carbon atoms in the main chain of the macromolecule, e.g. polyxylylenes only aromatic carbon atoms, e.g. polyphenylenes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G61/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain of the macromolecule
    • C08G61/12—Macromolecular compounds containing atoms other than carbon in the main chain of the macromolecule
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/09—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
    • G03F7/004—Photosensitive materials
    • G03F7/09—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers
    • G03F7/091—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers characterised by antireflection means or light filtering or absorbing means, e.g. anti-halation, contrast enhancement
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02282—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process liquid deposition, e.g. spin-coating, sol-gel techniques, spray coating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H01L21/0271—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers
    • H01L21/0273—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers characterised by the treatment of photoresist layers
    • H01L21/0274—Photolithographic processes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H01L21/033—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
    • H01L21/033—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers
    • H01L21/0334—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers characterised by their size, orientation, disposition, behaviour, shape, in horizontal or vertical plane
    • H01L21/0337—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers characterised by their size, orientation, disposition, behaviour, shape, in horizontal or vertical plane characterised by the process involved to create the mask, e.g. lift-off masks, sidewalls, or to modify the mask, e.g. pre-treatment, post-treatment

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)
  • Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)

Abstract

涉及包括由下述化学式1表示的部分的聚合物、包括所述聚合物的有机膜组合物以及使用所述有机膜组合物的图案形成方法。在所述化学式1中，X以及Y独立地为包括至少一个杂原子的五边形环基团。

Description

聚合物、有机膜组合物及图案形成方法
技术领域
本发明涉及新的聚合物、包含上述聚合物的有机膜组合物及使用上述有机膜组合物的图案形成方法。
背景技术
如今的半导体产业已经从具有数百纳米大小的图案发展到具有几纳米至几十纳米大小的图案的超精细技术。为实现这样的超精细技术，有效的光刻技术是必不可少的。
典型的光刻技术包括如下过程：在半导体基板上形成材料层，并在材料层上涂布光刻胶层，进行曝光以及显影而形成光刻胶图案，之后将上述光刻胶图案作为掩膜蚀刻材料层。
近来，随着需要形成的图案的尺寸的减小，仅靠上述典型的光刻技术难以形成具有优异轮廓的精细图案。因此，可以在需要蚀刻的材料层与光刻胶层之间形成又称硬掩模层(hardmask layer)的有机膜来形成精细图案。
硬掩模层起到通过选择性蚀刻过程而将光刻胶的精细图案转印到材料层的中间膜的作用。因此，硬掩模层需要具备耐热性以及耐腐蚀性的特性，以便可以承受多次蚀刻过程。
另一方面，最近提出了用旋转涂布(spin-on coating)方法来形成硬掩模层，以代替化学气相沉积方法。旋转涂布方法不仅工序简单，而且还可以改善间隙填充(gap-fill)特性以及平整化特性。要实现精细图案时需要形成多层图案，而这需要一种以没有空隙的方式用膜填埋图案内的填埋特性。另外，在被加工基板存在高低差的情况或者图案密集部分以及没有图案的区域同时存在于晶片上的情况下，需要通过下层膜对膜表面进行平整化。
需要能够满足上述的硬掩模层所要求的多种特性的有机膜材料。
发明内容
发明要解决的技术问题
一具体实施例提供新的聚合物，在确保溶解度的同时具有优异的耐热性以及耐蚀刻性。
另一个具体实施例提供包括上述聚合物的有机膜组合物。
又一个具体实施例提供使用上述有机膜组合物的图案形成方法。
解决问题的技术手段
根据一具体实施例，提供一种包括由下述化学式1表示的部分的聚合物。
[化学式1]
在所述化学式1中，
X以及Y独立地为包含至少一个杂原子的五边形环基团。
所述聚合物还可以包括取代或者未取代的芴部分。
所述聚合物可以包括由下述化学式2表示的结构单元。
[化学式2]
在所述化学式2中，
A以及C独立地为由所述化学式1表示的部分，
B以及D独立地为包括取代或者未取代的芴部分的二价基团，
n是0或者1，
*是连接点。
在所述化学式2中，A以及C可以独立地为由下述组1列出的部分中的任意一个。
[组1]
在所述化学式2中，B以及D可以独立地为由下述组2列出的取代或者未取代的二价基团中的任意一个。
[组2]
所述聚合物的重均分子量可以是500至200,000。
根据另一个具体实施例，提供一种包括上述的聚合物以及溶剂的有机膜组合物。
根据又一个具体实施例，提供一种图案形成方法，其包括：在基板上形成材料层的步骤；在所述材料层上施加包括上述的聚合物以及溶剂的有机膜组合物的步骤；对所述有机膜组合物进行热处理而形成硬掩模层的步骤；在所述硬掩模层上形成含硅薄膜层的步骤；在所述含硅薄膜层上形成光刻胶层的步骤；对所述光刻胶层进行曝光以及显影而形成光刻胶图案的步骤；利用所述光刻胶图案，选择性地去除所述含硅薄膜层以及所述硬掩模层而露出所述材料层的一部分的步骤；以及对所述材料层的露出部分进行蚀刻的步骤。
施加所述有机膜组合物的步骤可通过旋转涂布方法进行。
在形成所述光刻胶层的步骤之前，所述图案形成方法还可以包括：形成底部抗反射涂层(BARC)的步骤。
发明效果
根据一具体实施例的聚合物具有优异的耐热性和耐蚀刻性。当将上述聚合物作为有机膜材料使用时，可以提供膜密度以及耐蚀刻性优异并且能够满足平整性的有机膜。
附图说明
图1是用于说明根据一具体实施例的图案形成方法的流程图。
图2是用于说明平整化特性的评价方法的参照图。
具体实施方式
下面详细说明本发明的具体实施例，以使本领域技术人员容易实施本发明。但是，本发明还可以以各种不同方式实现，不限定于下面说明的具体实施例。
在本说明书中，在没有特别说明的情况下，“取代”是指化合物中的氢原子被选自卤素原子(F、Br、C1或者I)、羟基、硝基、氰基、氨基、叠氮基、脒基(amidino group)、肼基、亚肼基(hydrazono group)、羰基、氨基甲酰基、硫醇基、酯基、羧基或其盐、磺酸基或其盐、磷酸或其盐、C1至C30烷基、C2至C30烯基、C2至C30炔基、C6至C30芳基、C7至C30芳烷基、C1至C30烷氧基、C1至C20杂烷基(heteroalkyl group)、C3至C20杂芳烷基(hetero arylalkylgroup)、C3至C30环烷基、C3至C15的环烯基、C6至C15环炔基、C3至C30杂环烷基以及它们的组合的取代基取代。
并且，在本说明书中，在没有特别说明的情况下，“杂环”是指包含1至3个选自N、O、S以及P的杂原子。
并且，在本说明书中，在没有特别说明的情况下，“*”是指化合物或者化合物部分(moiety)的连接点。
下面，说明根据一具体实施例的聚合物。
根据一具体实施例的聚合物包括由下述化学式1表示的部分。
[化学式1]
X以及Y独立地为包含至少一个杂原子的五边形环基团。
以上述化学式1表示的部分是具有弯(bent)结构的杂芳族环基，确保环基特性带来的基本的耐蚀刻性，同时通过具有弯结构可以确保如通常的亚甲基水平的自由度(degree of freedom)。由此，包括以上述化学式1表示的部分的聚合物除了具有耐蚀刻性之外还能够具有灵活的特性。
在上述化学式1中，X以及Y可以分别单独包含一个或者两个杂原子。例如，在上述化学式1中，X以及Y可以独立地为包含两个氮原子的杂五边形环基团、包含一个氧原子以及一个氮原子的杂五边形环基团、或者包含一个硫原子以及一个氮原子的杂五边形环基团，但是不限定于此。
上述聚合物还可以包括取代或者未取代的芴部分。
例如，上述取代或者未取代的芴部分可以是选自下述组X中的任意一个，但是不限定于此。
[组X]
在上述组X中，各部分内的氢独立地为被羟基、卤基、取代或者未取代的C1至C30烷氧基、取代或者未取代的C1至C30烷基、取代或者未取代的C2至C30烯基、取代或者未取代的C2至C30炔基、取代或者未取代的C6至C30芳基、取代或者未取代的C1至C30杂烷基、取代或者未取代的C2至C30杂芳基或者它们的组合取代或者未取代的氢。
上述芴部分包括季碳，从而可以进一步提高对于CFx混合气体的耐蚀刻性。在本说明书中，将季碳定义为与碳结合的四个氢的四个位置均被氢之外的其它基取代的形式的碳。
例如，上述聚合物可以包括由下述化学式2表示的结构单元。
[化学式2]
在上述化学式2中，
A以及C独立地为以上述化学式1表示的部分，
B以及D独立地为包括取代或者未取代的芴部分的二价基团，
N是0或者1，
*是连接点。
上述聚合物包括以上述化学式2表示的相同种类或者不同种类的结构单元，对于结构单元的数量无特别限定。上述聚合物可以通过例如二元至四元共聚过程形成。从这一方面来看，在上述化学式1中，A以及C可以彼此相同也可以彼此不同，同样C以及D也可以彼此相同也可以彼此不同。并且，在上述化学式2中，n为0时，以上述化学式1表示的结构单元由A以及B构成。
例如，在上述化学式2中，A以及C可以独立地为由下述组1列出的部分中的任意一个，但是并不限定于此。
[组1]
在上述组1中，连接于苯环两侧的五边形环基团的标记表示上述组1的部分在上述结构单元内的连接点。
例如，在上述化学式2中，B以及D可以独立地为由下述组2列出的取代或者未取代的二价基团中的任意一个，但是并不限定于此。
[组2]
在上述组1中，标记表示上述组2的部分在上述结构单元内的连接点。
在上述组2中，各部分内的氢独立地为被羟基、卤基、取代或者未取代的C1至C30烷氧基、取代或者未取代的C1至C30烷基、取代或者未取代的C2至C30烯基、取代或者未取代的C2至C30炔基、取代或者未取代的C6至C30芳基、取代或者未取代的C1至C30杂烷基、取代或者未取代的C2至C30杂芳基、或者它们的组合取代或者未取代的氢。
上述聚合物可以具有约500至200,000的重均分子量。通过具有上述范围的重均分子量，能够调节并优化包括上述聚合物的有机膜组合物(例如，硬掩膜组合物)的碳含量以及对于溶剂的溶解度。
当将上述聚合物作为有机膜材料使用时，可以形成均匀的薄膜，在烘烤工序中不会形成针孔及空隙或者不会发生厚度分布的劣化，而且在下部基板(或者膜)存在高低差的情况下或者形成图案的情况下，可以提供优秀的间隙填充以及平整化特性。
根据另一个具体实施例，提供包括上述聚合物以及溶剂的有机膜组合物。
对于上述溶剂不加以特别限定，只要对于上述聚合物具有充分的溶解性或者分散性即可，例如可以包括选自丙二醇、丙二醇二乙酸酯、甲氧基丙二醇、二甘醇、二甘醇丁醚、三(乙二醇)单甲醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚醋酸酯、环己酮、乳酸乙酯、γ-丁内酯、Ν,Ν-二甲基甲酰胺、Ν,Ν-二甲基乙酰胺、甲基吡咯烷酮(methylpyrrolidone)、甲基吡咯烷酮(methylpyrrolidinone)、乙酰丙酮以及乙基-3-乙氧基丙酸酯中的至少一个。
相对于上述有机膜组合物的总含量，可以包含约0.1至50重量％、约0.1至30重量％、或者约0.1至15重量％的上述聚合物。通过包含上述范围内的聚合物，能够调节有机膜的厚度、表面粗糙度以及平整程度。
上述有机膜组合物可以进一步包括表面活性剂、交联剂、热产酸剂、增塑剂等添加剂。
上述表面活性剂可以采用例如含氟烷基系化合物、烷基苯磺酸盐、烷基吡啶盐(alkylpyridinium salts)、聚乙二醇、季铵盐等，但是不限定于此。
作为上述交联剂可以例举例如三聚氰胺系、取代脲系或者它们的聚合物系等。优选是具有至少两个交联形成取代基的交联剂，例如可以使用甲氧基甲基化甘脲、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者丁氧基甲基化硫脲等化合物。
并且，作为上述交联剂可以使用耐热性较高的交联剂。作为耐热性较高的交联剂，可以使用包含在分子内具有芳香族环(例如苯环、萘环)的交联形成取代基的化合物。
上述热产酸剂可以使用例如对甲苯磺酸、三氟甲磺酸、对甲苯磺酸吡啶盐、水杨酸、磺基水杨酸、柠檬酸、安息香酸、羟基苯甲酸、萘羧酸等酸性化合物和/或2,4,4,6-四溴环己二烯酮(2,4,4,6–Tetrabromo cyclohexadienone)、苯甲酸甲苯酯(benzointosylate)、2-硝基苄基甲苯磺酸酯、除此之外还有机磺酸烷基醚等，但是不限定于此。
相对于上述有机膜组合物100重量份，可以包含约0.001至40重量份的上述添加剂。通过按照上述范围包含上述添加剂，能够在不改变有机膜组合物的光学特性的情况下提高溶解度。
根据又一个具体实施例，提供使用上述有机膜组合物而制造的有机膜。上述有机膜可以用将上述有机膜组合物涂布在例如基板上后通过热处理过程固化的方式形成，可以包括例如硬掩模层、平整化膜、牺牲膜、填充剂等用于电子设备的有机薄膜。
下面，参照图1说明使用上述有机膜组合物而形成图案的方法。
图1是用于说明根据一具体实施例的图案形成方法的流程图。
根据一具体实施例的图案形成方法包括：在基板上形成材料层的步骤(S1)；在上述材料层上施加包括上述聚合物以及溶剂的有机膜组合物的步骤(S2)；对上述有机膜组合物进行热处理从而形成硬掩模层的步骤(S3)；在上述硬掩模层上形成含硅薄膜层的步骤(S4)；在上述含硅薄膜层上形成光刻胶层的步骤(S5)；对上述光刻胶层进行曝光以及显影而形成光刻胶图案的步骤(S6)；利用上述光刻胶图案选择性地去除上述含硅薄膜层以及上述硬掩模层而露出上述材料层的一部分的步骤(S7)；以及对上述材料层的露出部分进行蚀刻的步骤(S8)。
上述基板可以是例如硅晶片、玻璃基板或者高分子基板。
上述材料层的材料是最终要形成图案的材料，上述材料层可以是例如铝、铜等金属层、硅等半导体层或者氧化硅、氮化硅等绝缘层。上述材料层可以通过例如化学气相沉积方法形成。
如上所述，上述有机膜组合物可以在被制造成溶液状态后通过旋转涂布方法涂布。这时，对于上述有机膜组合物的涂布厚度并无特别限定，可以涂布成例如约50至的厚度。
对上述有机膜组合物进行热处理的步骤可以是在例如约100至700℃下进行约10秒至1个小时。
上述含硅薄膜层可以由例如SiCN、SiOC、SiON、SiOCN、SiC、SiO和/或SiN等物质形成。
并且，在形成上述光刻胶层的步骤之前，还可以在上述含硅薄膜层上部形成底部抗反射涂层(bottom anti-reflective coating，BARC)。
对上述光刻胶层进行曝光的步骤可以利用例如ArF、KrF或者EUV等进行。并且，曝光之后，可以在约100至700℃下进行热处理工序。
对上述材料层的露出部分进行蚀刻的步骤可以通过使用蚀刻气体的干式蚀刻进行，蚀刻气体可以使用例如CHF3、CF4、Cl2、BC13以及它们的混合气体。
上述被蚀刻的材料层可以形成为多个图案，上述多个图案可以是各种图案，例如金属图案、半导体图案、绝缘图案等，可以应用为例如半导体集成电路装置内的各种图案。
用于实施发明的方式
下面，通过实施例进一步详细说明上述的本发明的具体实施例。需要说明的是，下述实施例仅用于说明本发明，并不是用于限定本发明的范围。
合成例
合成例1
向安装有冷凝器(Condenser)的1L二口圆底烧瓶(2-neck round-bottomedflask)投入28.4g(0.10mol)的1,2,3,4-苯四胺四盐酸盐(1,2,3,4-benzenetetraminetetrahydrochloride)、40.6g(0.10mol)的4,4'-(9H-芴-9-叉基)联苯甲酸(4,4'-(9H-fluorene-9-ylidene)bisbenzoic acid)和300g的聚磷酸(polyphosphoric acid)，之后在150℃下搅拌24小时至48小时而进行了聚合反应。在重均分子量为1,000至5,000时结束了反应。在结束聚合反应之后，使反应物在常温下慢慢冷却，之后将上述反应物利用1M的NaOH溶液中和，并将所生成的固体过滤。按照蒸馏水、乙醇、二乙醚顺序洗涤，干燥后得到以化学式2-1表示的化合物(MW：2100)。
[化学式2-1]
合成例2
向安装有冷凝器的1L圆底烧瓶投入21.3g(0.10mol)的2,4-二氨基-1,3-苯二硫醇二盐酸盐(2,4-diamino-l,3-benzenediol dihydrochloride)、40.6g(0.10mol)的4,4'-(9H-芴-9-叉基)联苯甲酸(4,4'-(9H-fluorene-9-ylidene)bisbenzoic acid)和聚磷酸(polyphosphoric acid)300g，之后，通过与合成例1相同的合成过程，得到以化学式化学式2-2表示的聚合物(MW：2300)。
[化学式2-2]
合成例3
向安装有冷凝器的1L圆底烧瓶投入24.5g(0.10mol)的2,4-二氨基-l,3-苯二硫酚二盐酸盐(2,4-diamino-l,3-benzenedithiol dihydrochloride)、40.6g(0.10mol)的4,4'-(9H-芴-9-叉基)联苯甲酸(4,4'-(9H-fluorene-9-ylidene)bisbenzoic acid)和300g的聚磷酸(polyphosphoric acid)，之后通过与合成例1相同的合成过程，得到以化学式2-3表示的聚合物(MW：2000)。
[化学式2-3]
合成例4
向安装有冷凝器的1L圆底烧瓶投入28.4g(0.10mol)的1,2,3,4-苯四胺四盐酸盐(1,2,3,4-benzenetetramine tetrahydrochloride)、50.7g(0.10mol)的6,6'-(9H-芴-9-叉基)双-2-萘甲酸(6,6'-(9H-fluorene-9-ylidene)bis-2-naphthalenecarboxylicacid)和300g的聚磷酸(polyphosphoric acid)，之后按照与合成例1相同的合成过程，得到以化学式2-4表示的聚合物(MW：2300)。
[化学式2-4]
合成例5
向安装有冷凝器的1L圆底烧瓶投入21.3g(0.10mol)的2,4-二氨基-1,3-苯二硫醇二盐酸盐(2,4-diamino-l,3-benzenediol dihydrochloride)、50.7g(0.10mol)的6,6'-(9H-芴-9-叉基)双-2-萘甲酸(6,6'-(9H-fluorene-9-ylidene)bis-2-naphthalenecarboxylic acid)和300g的聚磷酸(polyphosphoric acid)，之后按照与合成例1相同的合成过程，得到以化学式2-5表示的聚合物(MW：2400)。
[化学式2-5]
合成例6
向安装有冷凝器的1L圆底烧瓶投入24.5g(0.10mol)的2,4-二氨基-l,3-苯二硫酚二盐酸盐(2,4-diamino-l,3-benzenedithiol dihydrochloride)、50.7g(0.10mol)的6,6'-(9H-芴-9-叉基)双-2-萘甲酸(6,6'-(9H-fluorene-9-ylidene)bis-2-naphthalenecarboxylic acid)和300g的聚磷酸(polyphosphoric acid)，之后按照与合成例1相同的合成过程，得到以化学式2-6表示的聚合物(MW：2500)。
[化学式2-6]
合成例7
向安装有冷凝器的1L圆底烧瓶投入10.7g(0.05mol)的2,4-二氨基-1,3-苯二硫醇二盐酸盐(2,4-diamino-l,3-benzenediol dihydrochloride)、12.3g(0.05mol)的2,4-二氨基-l,3-苯二硫酚二盐酸盐(2,4-diamino-l,3-benzenedithiol dihydrochloride)、40.6g(0.10mol)的4,4'-(9H-芴-9-叉基)联苯甲酸(4,4'-(9H-fluorene-9-ylidene)bisbenzoic acid)和300g的聚磷酸(polyphosphoric acid)，之后通过与合成例1相同的合成过程，得到以化学式2-7表示的聚合物(MW：3000)。
[化学式2-7]
合成例8
向安装有冷凝器的1L圆底烧瓶投入10.7g(0.05mol)的2,4-二氨基-1,3-苯二硫醇二盐酸盐(2,4-diamino-l,3-benzenediol dihydrochloride)、12.3g(0.05mol)的2,4-二氨基-1,3-苯二硫醇二盐酸盐(2,4-diamino-1,3-benzenedithiol dihydrochloride)、50.7g(0.10mol)的6,6'-(9H-芴-9-叉基)双-2-萘甲酸(6,6'-(9H-fluorene-9-ylidene)bis-2-naphthalenecarboxylic acid)和300g的聚磷酸(polyphosphoric acid)，之后按照与合成例1相同的合成过程，得到以化学式2-8表示的聚合物(MW：2400)。
[化学式2-8]
合成例9
向安装有冷凝器的1L圆底烧瓶投入28.4g(0.10mol)的l,2,3,4-苯四胺四盐酸盐(l,2,3,4-benzenetetramine tetrahydrochloride)、20.3g(0.05mol)的4,4'-(9H-芴-9-叉基)联苯甲酸(4,4'-(9H-fluorene-9-ylidene)bisbenzoic acid)、25.4g(0.05mol)的6,6'-(9H-芴-9-叉基)双-2-萘甲酸(6,6'-(9H-fluorene-9-ylidene)bis-2-naphthalenecarboxylic acid)和300g的聚磷酸(polyphosphoric acid)，之后通过与合成例1相同的合成过程，得到以化学式2-9表示的聚合物(MW：3100)。
[化学式2-9]
合成例10
向安装有冷凝器的1L圆底烧瓶投入21.3g(0.10mol)的2,4-diamino-l,3-benzenediol dihydrochloride、20.3g(0.05mol)的4,4'-(9H-芴-9-叉基)联苯甲酸(4,4'-(9H-fluorene-9-ylidene)bisbenzoic acid、25.4g(0.05mol)的6,6'-(9H-芴-9-叉基)双-2-萘甲酸(6,6'-(9H-fluorene-9-ylidene)bis-2-naphthalenecarboxylic acid)和300g的聚磷酸(polyphosphoric acid)，之后通过与合成例1相同的合成过程，得到以化学式2-10表示的聚合物(MW：3300)。
[化学式2-10]
对比合成例1
向安装有冷凝器的500mL的二口圆底烧瓶投入35.0g(0.10mol)的4,4'-(9H-芴-9-叉基)双酚(4,4'-(9H-fluorene-9-ylidene)bisphenol)、16.6g(0.10mol)的l,4-双(甲氧基甲基)苯(l,4-bis(methoxymethyl)benzene))、15.4g(0.10mol)的硫酸二乙酯(diethylsulfate)和134g的PGMEA，之后按照与合成例1相同的合成过程，得到以化学式A表示的聚合物(MW：1700)。
[化学式A]
对比合成例2
向安装有冷凝器的500mL的二口底烧瓶投入21.8g(0.10mol)的1-羟基芘(1-hydroxypyrene)、14.5g(0.10mol)的1-萘酚(1-naphthol)、6.0g(0.2mol)的多聚甲醛(paraformaldehyde)、15.4g(0.10mol)的硫酸二乙酯(diethyl sulfate)和115g的PGMEA，之后按照与合成例1相同的合成过程，得到以化学式B表示的聚合物(MW：1500)。
[化学式B]
对比合成例3
向安装有冷凝器的500mL的二口圆底烧瓶投入11.72g(0.10mol)的吲哚(indole)、18.02g(0.10mol)的9-芴酮(9-fluorenone)、1.90g(0.01mol)的对甲苯磺酸(p-toluenensulfonic acid)和70g的PGMEA，之后按照与合成例1相同的合成过程，得到以化学式C表示的聚合物(MW：1300)。
[化学式C]
硬掩膜组合物的制造
实施例1
将在合成例1中得到的聚合物3.0g溶解于17g的环己酮(cyclohexanone)，之后利用0.1μ用的铁氟龙过滤器过滤，制造出硬掩膜组合物。
实施例2
除了使用在合成例2得到的聚合物来代替合成例1中得到的聚合物之外，按照与实施例1相同的方法制造出硬掩膜组合物。
实施例3
除了使用在合成例3得到的聚合物来代替合成例1中得到的聚合物之外，按照与实施例1相同的方法制造出硬掩膜组合物。
实施例4
除了使用在合成例4得到的聚合物来代替合成例1中得到的聚合物之外，按照与实施例1相同的方法制造出硬掩膜组合物。
实施例5
除了使用在合成例5得到的聚合物来代替合成例1中得到的聚合物之外，按照与实施例1相同的方法制造出硬掩膜组合物。
实施例6
除了使用在合成例6得到的聚合物来代替合成例1中得到的聚合物之外，按照与实施例1相同的方法制造出硬掩膜组合物。
实施例7
除了使用在合成例7得到的聚合物来代替合成例1中得到的聚合物之外，按照与实施例1相同的方法制造出硬掩膜组合物。
实施例8
除了使用在合成例8得到的聚合物来代替合成例1中得到的聚合物之外，按照与实施例1相同的方法制造出硬掩膜组合物。
实施例9
除了使用在合成例9得到的聚合物来代替合成例1中得到的聚合物之外，按照与实施例1相同的方法制造出硬掩膜组合物。
实施例10
除了使用在合成例10得到的聚合物来代替合成例1中得到的聚合物之外，按照与实施例1相同的方法制造出硬掩膜组合物。
对比例1
除了使用在对比合成例1得到的聚合物来代替合成例1中得到的聚合物之外，按照与实施例1相同的方法制造出硬掩膜组合物。
对比例2
除了使用在对比合成例2得到的聚合物来代替合成例1中得到的聚合物之外，按照与实施例1相同的方法制造出硬掩膜组合物。
对比例3
除了使用在对比合成例3得到的聚合物来代替合成例1中得到的聚合物之外，按照与实施例1相同的方法制造出硬掩膜组合物。
评价1：间隙填充特性以及平整化特性
对于根据实施例1至10和对比例1至4的硬掩膜组合物，将溶质与溶剂的质量比调节为3比97后旋涂在硅晶片，之后通过烘烤工序，利用V-SEM观察了其切割面。在上述条件下，裸晶片上的掩膜厚度是左右。
使用电子扫描显微镜(SEM)观察图案截面，通过判断是否有空隙(void)来评价间隙填充以及平整化特性，并通过测量图2中以(h1-h2)值表示的高低差来评价平整化特性。参照图2，h1表示在基板中未形成图案的任意三处测量的薄膜厚度的平均值，h2表示在基板中形成了图案的任意三处测量的薄膜厚度。参照图2，平整化特性是hl与h2之差(即高低差)越小时越优异。
[表1]
参照表1，对比示出间隙填充特性的是否有空隙以及示出平整化特性的高低差结果，根据实施例1至10的硬掩膜组合物与根据对比例1至2的硬掩膜组合物示出了大致等同水平的结果，而与根据对比例3的硬掩膜组合物相比则示出了更高水平的结果。
评价2：耐蚀刻性
对于根据实施例1至10和对比例1至3的硬掩膜组合物，将溶质与溶剂的质量比调节为15比85后旋涂在硅晶片，之后在热板上以400℃进行2分钟的热处理，形成了厚度的薄膜，并测量了形成的薄膜的厚度。接着，对上述薄膜使用CHF3/CF4混合气体以及N2/O2混合气体分别进行100秒以及60秒的干式蚀刻，之后再次测量了薄膜的厚度。根据干式蚀刻前后的薄膜厚度和蚀刻时间，按照下述计算式1计算了基体蚀刻率(bulk etch rate，BER)。
[计算式1]
(初始薄膜厚度-蚀刻后薄膜厚度)/蚀刻时间
其结果如表2所示。
[表2]
参照表2，与以根据对比例1至3的硬掩膜组合物形成的薄膜相比，以根据实施例1至10的硬掩膜组合物形成的薄膜对于蚀刻气体具有充分的耐蚀刻性，可以得知基体蚀刻特性得到提高。
上文中对于本发明中优选的多个实施例进行了详细说明，但本发明的保护范围并不限定于这些，本领域技术人员利用在权利要求书中定义的本发明的基本概念而得到的各种变形以及改进方式也包含在本发明的保护范围内。

Claims (11)

1.一种聚合物，包括由下述化学式2表示的部分，
[化学式2]
在所述化学式2中，
A为由下述组1-1列出的部分中的任意一个，
C为由化学式1表示的部分，
B为由下述组2列出的取代或者未取代的二价基团中的任意一个，
D为包括取代或者未取代的芴部分的二价基团，
n是0或者1，
*是连接点，
[组1-1]
[化学式1]
在所述化学式1中，
X以及Y独立地为包含两个氮原子的杂五边形环基团、包含一个氧原子以及一个氮原子的杂五边形环基团、或者包含一个硫原子以及一个氮原子的杂五边形环基团，
[组2]
2.根据权利要求1所述的聚合物，其中，
在所述化学式2中，C为由下述组1列出的部分中的任意一个，
[组1]
3.根据权利要求1所述的聚合物，其中，
在所述化学式2中，D为由下述组2列出的取代或者未取代的二价基团中的任意一个，
[组2]
4.根据权利要求1所述的聚合物，其中，
所述聚合物的重均分子量为500至200,000。
5.一种有机膜组合物，包括：
聚合物，所述聚合物包括由下述化学式2表示的部分；以及
溶剂，
[化学式2]
在所述化学式2中，
A为由下述组1-1列出的部分中的任意一个，
C为由化学式1表示的部分，
B为由下述组2列出的取代或者未取代的二价基团中的任意一个，
D为包括取代或者未取代的芴部分的二价基团，
n是0或者1，
*是连接点，
[组1-1]
[化学式1]
在所述化学式1中，
X以及Y独立地为包含两个氮原子的杂五边形环基团、包含一个氧原子以及一个氮原子的杂五边形环基团、或者包含一个硫原子以及一个氮原子的杂五边形环基团，
[组2]
6.根据权利要求5所述的有机膜组合物，其中，
在所述化学式2中，C为由下述组1列出的部分中的任意一个，
[组1]
7.根据权利要求5所述的有机膜组合物，其中，
在所述化学式2中，D为由下述组2列出的取代或者未取代的二价基团中的任意一个，
[组2]
8.根据权利要求5所述的有机膜组合物，其中，
所述聚合物的重均分子量是500至200,000。
9.一种图案形成方法，包括：
在基板上形成材料层的步骤；
在所述材料层上施加包括权利要求5至8中的任意一项所述的有机膜组合物的步骤；
对所述有机膜组合物进行热处理而形成硬掩模层的步骤；
在所述硬掩模层上形成含硅薄膜层的步骤；
在所述含硅薄膜层上形成光刻胶层的步骤；
对所述光刻胶层进行曝光以及显影而形成光刻胶图案的步骤；
利用所述光刻胶图案，选择性地去除所述含硅薄膜层以及所述硬掩模层而露出所述材料层的一部分的步骤；以及
对所述材料层的露出部分进行蚀刻的步骤。
10.根据权利要求9所述的图案形成方法，其中，
施加所述有机膜组合物的步骤通过旋转涂布方法来进行。
11.根据权利要求9所述的图案形成方法，其中，
在形成所述光刻胶层的步骤之前，所述图案形成方法还包括：
形成底部抗反射涂层(BARC)的步骤。
CN201880071469.0A 2017-11-03 2018-06-28 聚合物、有机膜组合物及图案形成方法 Active CN111295409B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170146040A KR102110990B1 (ko) 2017-11-03 2017-11-03 중합체, 유기막 조성물 및 패턴 형성 방법
KR10-2017-0146040 2017-11-03
PCT/KR2018/007366 WO2019088396A1 (ko) 2017-11-03 2018-06-28 중합체, 유기막 조성물 및 패턴 형성 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111295409A CN111295409A (zh) 2020-06-16
CN111295409B true CN111295409B (zh) 2023-09-26

Family

ID=66332060

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880071469.0A Active CN111295409B (zh) 2017-11-03 2018-06-28 聚合物、有机膜组合物及图案形成方法

Country Status (3)

Country Link
KR (1) KR102110990B1 (zh)
CN (1) CN111295409B (zh)
WO (1) WO2019088396A1 (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101415715A (zh) * 2006-03-10 2009-04-22 住友化学株式会社 稠环化合物及其制造方法、聚合物、含有它们的有机薄膜以及具备该有机薄膜的有机薄膜元件及有机薄膜晶体管
CN103052643A (zh) * 2010-08-05 2013-04-17 巴斯夫欧洲公司 由桥接二噻唑共聚物制备的半导体材料

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5501526B2 (ja) * 2010-05-24 2014-05-21 ▲海▼洋王照明科技股▲ふん▼有限公司 縮合環チオフェン単位を含むキノキサリン共役重合体、該共役重合体の製造方法及びその応用
JP5638695B2 (ja) * 2010-06-25 2014-12-10 オーシャンズ キング ライティング サイエンス アンド テクノロジー シーオー．，エルティーディー ベンゾジチオフェン及びチエノピラジンをベースとした共役ポリマー、その調製方法及びその使用
US9971243B2 (en) * 2015-06-10 2018-05-15 Samsung Sdi Co., Ltd. Polymer, organic layer composition, organic layer, and method of forming patterns
KR101829750B1 (ko) * 2015-10-19 2018-02-19 삼성에스디아이 주식회사 중합체, 유기막 조성물, 및 패턴형성방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101415715A (zh) * 2006-03-10 2009-04-22 住友化学株式会社 稠环化合物及其制造方法、聚合物、含有它们的有机薄膜以及具备该有机薄膜的有机薄膜元件及有机薄膜晶体管
CN103052643A (zh) * 2010-08-05 2013-04-17 巴斯夫欧洲公司 由桥接二噻唑共聚物制备的半导体材料

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Dielectric Properties of Novel Poly(aryl prehnitimide)s;Craig Zaluski，et al.;《Journal of Polymer Science: Part B: Polymer Physics》;19961231;第731-736页 *

Also Published As

Publication number Publication date
KR102110990B1 (ko) 2020-05-14
CN111295409A (zh) 2020-06-16
WO2019088396A1 (ko) 2019-05-09
KR20190050532A (ko) 2019-05-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6969868B2 (ja) 重合体、有機膜組成物、およびパターン形成方法
KR101848344B1 (ko) 중합체, 유기막 조성물, 및 패턴형성방법
CN108291013B (zh) 聚合物、有机层组成物及图案形成方法
CN106226997B (zh) 有机层组成物以及形成图案的方法
KR101895908B1 (ko) 중합체, 유기막 조성물, 및 패턴형성방법
KR101976016B1 (ko) 중합체, 유기막 조성물 및 패턴형성방법
KR101994365B1 (ko) 중합체, 유기막 조성물 및 패턴형성방법
CN111295409B (zh) 聚合物、有机膜组合物及图案形成方法
KR102134268B1 (ko) 모노머, 중합체, 유기막 조성물 및 패턴 형성 방법
KR102134266B1 (ko) 모노머, 중합체, 유기막 조성물 및 패턴 형성 방법
CN111542558B (zh) 聚合物、有机层组成物及形成图案的方法
CN111315724B (zh) 有机膜组合物
KR102127256B1 (ko) 유기막 조성물, 중합체 및 패턴 형성 방법
KR102036681B1 (ko) 화합물, 유기막 조성물, 및 패턴형성방법
CN110734528A (zh) 聚合物、有机层组合物以及形成图案的方法
TWI824696B (zh) 硬遮罩組合物、硬遮罩層以及形成圖案的方法
JP7428766B2 (ja) ハードマスク組成物、ハードマスク層およびパターン形成方法
KR20190075581A (ko) 유기막 조성물 및 패턴 형성 방법
CN111344634B (zh) 硬罩幕组成物与形成图案的方法
KR102099275B1 (ko) 중합체, 유기막 조성물 및 패턴 형성 방법
KR102296795B1 (ko) 유기막 조성물 및 패턴 형성 방법
KR102018237B1 (ko) 중합체, 유기막 조성물 및 패턴형성방법
KR20230029051A (ko) 하드마스크 조성물, 하드마스크 층 및 패턴 형성 방법
KR20200082483A (ko) 중합체, 하드마스크 조성물 및 패턴 형성 방법
WO2018088658A1 (ko) 중합체, 유기막 조성물 및 패턴형성방법

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant