JP7428766B2 - 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 - Google Patents
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 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7428766B2 JP7428766B2 JP2022144443A JP2022144443A JP7428766B2 JP 7428766 B2 JP7428766 B2 JP 7428766B2 JP 2022144443 A JP2022144443 A JP 2022144443A JP 2022144443 A JP2022144443 A JP 2022144443A JP 7428766 B2 JP7428766 B2 JP 7428766B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- group
- substituted
- carbon atoms
- unsubstituted
- hard mask
- 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
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims description 80
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 21
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 106
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 62
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 52
- 125000000304 alkynyl group Chemical group 0.000 claims description 24
- 125000003342 alkenyl group Chemical group 0.000 claims description 23
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 23
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 22
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 claims description 21
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims description 21
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 claims description 15
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 14
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 14
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 12
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 9
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol Chemical compound OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 125000002723 alicyclic group Chemical group 0.000 claims description 8
- JHIVVAPYMSGYDF-UHFFFAOYSA-N cyclohexanone Chemical compound O=C1CCCCC1 JHIVVAPYMSGYDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 claims description 8
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- YRKCREAYFQTBPV-UHFFFAOYSA-N acetylacetone Chemical compound CC(=O)CC(C)=O YRKCREAYFQTBPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 125000002947 alkylene group Chemical group 0.000 claims description 6
- LZCLXQDLBQLTDK-UHFFFAOYSA-N ethyl 2-hydroxypropanoate Chemical compound CCOC(=O)C(C)O LZCLXQDLBQLTDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 6
- 125000002029 aromatic hydrocarbon group Chemical group 0.000 claims description 5
- LLHKCFNBLRBOGN-UHFFFAOYSA-N propylene glycol methyl ether acetate Chemical compound COCC(C)OC(C)=O LLHKCFNBLRBOGN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- ARXJGSRGQADJSQ-UHFFFAOYSA-N 1-methoxypropan-2-ol Chemical compound COCC(C)O ARXJGSRGQADJSQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- OAYXUHPQHDHDDZ-UHFFFAOYSA-N 2-(2-butoxyethoxy)ethanol Chemical compound CCCCOCCOCCO OAYXUHPQHDHDDZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N Dimethyl ether Chemical compound COC LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- HSRJKNPTNIJEKV-UHFFFAOYSA-N Guaifenesin Chemical compound COC1=CC=CC=C1OCC(O)CO HSRJKNPTNIJEKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 150000001721 carbon Chemical class 0.000 claims description 3
- UYAAVKFHBMJOJZ-UHFFFAOYSA-N diimidazo[1,3-b:1',3'-e]pyrazine-5,10-dione Chemical compound O=C1C2=CN=CN2C(=O)C2=CN=CN12 UYAAVKFHBMJOJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- BHXIWUJLHYHGSJ-UHFFFAOYSA-N ethyl 3-ethoxypropanoate Chemical compound CCOCCC(=O)OCC BHXIWUJLHYHGSJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229940116333 ethyl lactate Drugs 0.000 claims description 3
- 229940116423 propylene glycol diacetate Drugs 0.000 claims description 3
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 28
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 22
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 22
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 16
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 13
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical group [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 7
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 7
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- -1 alkylbenzene sulfonates Chemical class 0.000 description 6
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 6
- VPUGDVKSAQVFFS-UHFFFAOYSA-N coronene Chemical compound C1=C(C2=C34)C=CC3=CC=C(C=C3)C4=C4C3=CC=C(C=C3)C4=C2C3=C1 VPUGDVKSAQVFFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 6
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 6
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 description 5
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 4
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 4
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 description 4
- 125000000623 heterocyclic group Chemical group 0.000 description 4
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- WSLDOOZREJYCGB-UHFFFAOYSA-N 1,2-Dichloroethane Chemical compound ClCCCl WSLDOOZREJYCGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 3
- 238000005863 Friedel-Crafts acylation reaction Methods 0.000 description 3
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 description 3
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 3
- 125000000753 cycloalkyl group Chemical group 0.000 description 3
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 3
- 229910000033 sodium borohydride Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000012279 sodium borohydride Substances 0.000 description 3
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 3
- 150000003672 ureas Chemical class 0.000 description 3
- GZVHEAJQGPRDLQ-UHFFFAOYSA-N 6-phenyl-1,3,5-triazine-2,4-diamine Chemical class NC1=NC(N)=NC(C=2C=CC=CC=2)=N1 GZVHEAJQGPRDLQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N Naphthalene Chemical group C1=CC=CC2=CC=CC=C21 UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BHELZAPQIKSEDF-UHFFFAOYSA-N allyl bromide Chemical compound BrCC=C BHELZAPQIKSEDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 125000003710 aryl alkyl group Chemical group 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000000852 azido group Chemical group *N=[N+]=[N-] 0.000 description 2
- WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N benzoic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1 WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 2
- 125000003739 carbamimidoyl group Chemical group C(N)(=N)* 0.000 description 2
- 125000003917 carbamoyl group Chemical group [H]N([H])C(*)=O 0.000 description 2
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 description 2
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 2
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- SJFSIBWUYJWGNX-UHFFFAOYSA-N coronen-1-yl(phenyl)methanone Chemical class C=1C(C2=C3C4=C5C6=C22)=CC=C3C=CC4=CC=C5C=CC6=CC=C2C=1C(=O)C1=CC=CC=C1 SJFSIBWUYJWGNX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000004093 cyano group Chemical group *C#N 0.000 description 2
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 2
- 125000000392 cycloalkenyl group Chemical group 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 2
- 125000004185 ester group Chemical group 0.000 description 2
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 2
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005227 gel permeation chromatography Methods 0.000 description 2
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 description 2
- 125000003187 heptyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 2
- 125000004404 heteroalkyl group Chemical group 0.000 description 2
- 125000004446 heteroarylalkyl group Chemical group 0.000 description 2
- 125000004051 hexyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 2
- 125000000717 hydrazino group Chemical group [H]N([*])N([H])[H] 0.000 description 2
- 125000005638 hydrazono group Chemical group 0.000 description 2
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 2
- 150000007974 melamines Chemical class 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 2
- 125000001624 naphthyl group Chemical group 0.000 description 2
- 125000004957 naphthylene group Chemical group 0.000 description 2
- 125000000449 nitro group Chemical group [O-][N+](*)=O 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- FJKROLUGYXJWQN-UHFFFAOYSA-N papa-hydroxy-benzoic acid Natural products OC(=O)C1=CC=C(O)C=C1 FJKROLUGYXJWQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 2
- 125000001147 pentyl group Chemical group C(CCCC)* 0.000 description 2
- FGCOCPAQFSREBF-UHFFFAOYSA-N phenyl(pyren-1-yl)methanone Chemical class C=1C=C(C2=C34)C=CC3=CC=CC4=CC=C2C=1C(=O)C1=CC=CC=C1 FGCOCPAQFSREBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000000843 phenylene group Chemical group C1(=C(C=CC=C1)*)* 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 2
- YGSDEFSMJLZEOE-UHFFFAOYSA-N salicylic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1O YGSDEFSMJLZEOE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000003107 substituted aryl group Chemical group 0.000 description 2
- 125000000542 sulfonic acid group Chemical group 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 2
- 238000001308 synthesis method Methods 0.000 description 2
- 125000003396 thiol group Chemical group [H]S* 0.000 description 2
- 150000003585 thioureas Chemical class 0.000 description 2
- JOXIMZWYDAKGHI-UHFFFAOYSA-N toluene-4-sulfonic acid Chemical compound CC1=CC=C(S(O)(=O)=O)C=C1 JOXIMZWYDAKGHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 2
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 2
- MCVVDMSWCQUKEV-UHFFFAOYSA-N (2-nitrophenyl)methyl 4-methylbenzenesulfonate Chemical compound C1=CC(C)=CC=C1S(=O)(=O)OCC1=CC=CC=C1[N+]([O-])=O MCVVDMSWCQUKEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DLDWUFCUUXXYTB-UHFFFAOYSA-N (2-oxo-1,2-diphenylethyl) 4-methylbenzenesulfonate Chemical compound C1=CC(C)=CC=C1S(=O)(=O)OC(C=1C=CC=CC=1)C(=O)C1=CC=CC=C1 DLDWUFCUUXXYTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YJTKZCDBKVTVBY-UHFFFAOYSA-N 1,3-Diphenylbenzene Chemical group C1=CC=CC=C1C1=CC=CC(C=2C=CC=CC=2)=C1 YJTKZCDBKVTVBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CPPFVJLHDNOVTN-UHFFFAOYSA-N 1-Methoxypyrene Chemical compound C1=C2C(OC)=CC=C(C=C3)C2=C2C3=CC=CC2=C1 CPPFVJLHDNOVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LNETULKMXZVUST-UHFFFAOYSA-N 1-naphthoic acid Chemical compound C1=CC=C2C(C(=O)O)=CC=CC2=C1 LNETULKMXZVUST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NJQJGRGGIUNVAB-UHFFFAOYSA-N 2,4,4,6-tetrabromocyclohexa-2,5-dien-1-one Chemical compound BrC1=CC(Br)(Br)C=C(Br)C1=O NJQJGRGGIUNVAB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WXHLLJAMBQLULT-UHFFFAOYSA-N 2-[[6-[4-(2-hydroxyethyl)piperazin-1-yl]-2-methylpyrimidin-4-yl]amino]-n-(2-methyl-6-sulfanylphenyl)-1,3-thiazole-5-carboxamide;hydrate Chemical compound O.C=1C(N2CCN(CCO)CC2)=NC(C)=NC=1NC(S1)=NC=C1C(=O)NC1=C(C)C=CC=C1S WXHLLJAMBQLULT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001494 2-propynyl group Chemical group [H]C#CC([H])([H])* 0.000 description 1
- 229910015844 BCl3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005711 Benzoic acid Substances 0.000 description 1
- KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N Chlorine Chemical compound ClCl KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XPDWGBQVDMORPB-UHFFFAOYSA-N Fluoroform Chemical compound FC(F)F XPDWGBQVDMORPB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 1
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical group [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 1
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 1
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Natural products NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 125000004450 alkenylene group Chemical group 0.000 description 1
- 125000004419 alkynylene group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- MXMOTZIXVICDSD-UHFFFAOYSA-N anisoyl chloride Chemical compound COC1=CC=C(C(Cl)=O)C=C1 MXMOTZIXVICDSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002178 anthracenyl group Chemical group C1(=CC=CC2=CC3=CC=CC=C3C=C12)* 0.000 description 1
- 239000006117 anti-reflective coating Substances 0.000 description 1
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- JDPBLCQVGZLACA-UHFFFAOYSA-N benzo[a]perylene Chemical group C1=CC(C=2C3=CC=CC=C3C=C3C=2C2=CC=C3)=C3C2=CC=CC3=C1 JDPBLCQVGZLACA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000010233 benzoic acid Nutrition 0.000 description 1
- PASDCCFISLVPSO-UHFFFAOYSA-N benzoyl chloride Chemical compound ClC(=O)C1=CC=CC=C1 PASDCCFISLVPSO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000006267 biphenyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000004369 butenyl group Chemical group C(=CCC)* 0.000 description 1
- 125000000480 butynyl group Chemical group [*]C#CC([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 125000002676 chrysenyl group Chemical group C1(=CC=CC=2C3=CC=C4C=CC=CC4=C3C=CC12)* 0.000 description 1
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 125000005724 cycloalkenylene group Chemical group 0.000 description 1
- 125000002993 cycloalkylene group Chemical group 0.000 description 1
- 238000010520 demethylation reaction Methods 0.000 description 1
- WNAHIZMDSQCWRP-UHFFFAOYSA-N dodecane-1-thiol Chemical compound CCCCCCCCCCCCS WNAHIZMDSQCWRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000816 ethylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 125000003983 fluorenyl group Chemical group C1(=CC=CC=2C3=CC=CC=C3CC12)* 0.000 description 1
- 125000003709 fluoroalkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 125000001072 heteroaryl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000592 heterocycloalkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000004836 hexamethylene group Chemical group [H]C([H])([*:2])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[*:1] 0.000 description 1
- 125000006038 hexenyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000005980 hexynyl group Chemical group 0.000 description 1
- 229920006158 high molecular weight polymer Polymers 0.000 description 1
- 125000003454 indenyl group Chemical group C1(C=CC2=CC=CC=C12)* 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N melamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001570 methylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])[*:2] 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- XNLBCXGRQWUJLU-UHFFFAOYSA-N naphthalene-2-carbonyl chloride Chemical compound C1=CC=CC2=CC(C(=O)Cl)=CC=C21 XNLBCXGRQWUJLU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 1
- 125000002347 octyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 125000000962 organic group Chemical group 0.000 description 1
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 1
- 125000004817 pentamethylene group Chemical group [H]C([H])([*:2])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[*:1] 0.000 description 1
- 125000002255 pentenyl group Chemical group C(=CCCC)* 0.000 description 1
- 125000005981 pentynyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000002080 perylenyl group Chemical group C1(=CC=C2C=CC=C3C4=CC=CC5=CC=CC(C1=C23)=C45)* 0.000 description 1
- 125000005561 phenanthryl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000004437 phosphorous atom Chemical group 0.000 description 1
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920000307 polymer substrate Polymers 0.000 description 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- YORCIIVHUBAYBQ-UHFFFAOYSA-N propargyl bromide Chemical compound BrCC#C YORCIIVHUBAYBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004368 propenyl group Chemical group C(=CC)* 0.000 description 1
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 125000002568 propynyl group Chemical group [*]C#CC([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 125000001725 pyrenyl group Chemical group 0.000 description 1
- ZDYVRSLAEXCVBX-UHFFFAOYSA-N pyridinium p-toluenesulfonate Chemical compound C1=CC=[NH+]C=C1.CC1=CC=C(S([O-])(=O)=O)C=C1 ZDYVRSLAEXCVBX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003242 quaternary ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 229960004889 salicylic acid Drugs 0.000 description 1
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011669 selenium Substances 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004434 sulfur atom Chemical group 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- LXEJRKJRKIFVNY-UHFFFAOYSA-N terephthaloyl chloride Chemical compound ClC(=O)C1=CC=C(C(Cl)=O)C=C1 LXEJRKJRKIFVNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001935 tetracenyl group Chemical group C1(=CC=CC2=CC3=CC4=CC=CC=C4C=C3C=C12)* 0.000 description 1
- TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N tetrafluoromethane Chemical compound FC(F)(F)F TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000383 tetramethylene group Chemical group [H]C([H])([*:1])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- FAQYAMRNWDIXMY-UHFFFAOYSA-N trichloroborane Chemical compound ClB(Cl)Cl FAQYAMRNWDIXMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ITMCEJHCFYSIIV-UHFFFAOYSA-N triflic acid Chemical compound OS(=O)(=O)C(F)(F)F ITMCEJHCFYSIIV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000003960 triphenylenyl group Chemical group C1(=CC=CC=2C3=CC=CC=C3C3=CC=CC=C3C12)* 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- G03F7/11—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers having cover layers or intermediate layers, e.g. subbing layers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D4/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, based on organic non-macromolecular compounds having at least one polymerisable carbon-to-carbon unsaturated bond ; Coating compositions, based on monomers of macromolecular compounds of groups C09D183/00 - C09D183/16
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F116/00—Homopolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal or ketal radical
- C08F116/12—Homopolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an alcohol, ether, aldehydo, ketonic, acetal or ketal radical by an ether radical
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F138/00—Homopolymers of compounds having one or more carbon-to-carbon triple bonds
-
- 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
- G03F7/094—Multilayer resist systems, e.g. planarising 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
- G03F7/16—Coating processes; Apparatus therefor
- G03F7/168—Finishing the coated layer, e.g. drying, baking, soaking
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Architecture (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Materials For Photolithography (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
本発明は、ハードマスク組成物、該ハードマスク組成物の硬化物を含むハードマスク層、および該ハードマスク組成物を使用するパターン形成方法に関する。
最近、半導体産業は、数百ナノメートル大きさのパターンから数ナノメートル～数十ナノメートルの大きさのパターンを有する超微細技術に発展している。このような超微細技術を実現するためには、効果的なリソグラフィック技法が必須である。
典型的なリソグラフィック技法は、半導体基板の上に材料層を形成し、その上にフォトレジスト層をコーティングし、露光および現像を行ってフォトレジストパターンを形成した後、上記フォトレジストパターンをマスクにして材料層をエッチングする工程を含む。
近年、形成しようとするパターンの大きさが減少するにつれて、上述の典型的なリソグラフィック技法のみでは良好なプロファイルを有する微細パターンを形成しにくい。この問題を解決するために、エッチングしようとする材料層とフォトレジスト層との間に、ハードマスク層（ｈａｒｄｍａｓｋ ｌａｙｅｒ）と呼ばれる補助層を形成して、微細パターンを形成する技術がある。
本発明の目的は、ハードマスク層に効果的に適用することができるハードマスク組成物を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、上記ハードマスク組成物の硬化物を含むハードマスク層を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、上記ハードマスク組成物を使用したパターン形成方法を提供することにある。
本発明によるハードマスク組成物は、下記化学式１で表される化合物、および溶媒を含む。
上記化学式１中、
Ｍは、２以上のベンゼン環を含む縮合環であり、
Ｍ１およびＭ２は、それぞれ独立して、置換または非置換の炭素数６～２０の２価の芳香族炭化水素基であり、
Ｘ１～Ｘ４は、それぞれ独立して、水素原子、置換もしくは非置換の炭素数１～３０の飽和脂肪族炭化水素基、置換もしくは非置換の炭素数２～３０の不飽和脂肪族炭化水素基、置換もしくは非置換の炭素数３～３０の飽和もしくは不飽和の脂環式炭化水素基、またはこれらの組み合わせであり、この際、Ｘ１～Ｘ４のうちの少なくとも１つは、置換もしくは非置換の炭素数２～３０の不飽和脂肪族炭化水素基、または置換もしくは非置換の炭素数３～３０の不飽和脂環式炭化水素基であり、
Ｌ１～Ｌ４は、それぞれ独立して、単結合、置換もしくは非置換の炭素数１～３０の２価の飽和脂肪族炭化水素基、置換もしくは非置換の炭素数２～３０の２価の不飽和脂肪族炭化水素基、またはこれらの組み合わせであり、
ｎ１およびｎ２は、それぞれ独立して、０以上の整数であり、この際、ｎ１およびｎ２は、それぞれＭ１またはＭ２の価数を超えず、
ｐおよびｑは、それぞれ独立して、０以上の整数であり、この際、ｐ＋ｑは１以上であるがＭの価数を超えない。
Ｍは、２以上のベンゼン環を含む縮合環であり、
Ｍ１およびＭ２は、それぞれ独立して、置換または非置換の炭素数６～２０の２価の芳香族炭化水素基であり、
Ｘ１～Ｘ４は、それぞれ独立して、水素原子、置換もしくは非置換の炭素数１～３０の飽和脂肪族炭化水素基、置換もしくは非置換の炭素数２～３０の不飽和脂肪族炭化水素基、置換もしくは非置換の炭素数３～３０の飽和もしくは不飽和の脂環式炭化水素基、またはこれらの組み合わせであり、この際、Ｘ１～Ｘ４のうちの少なくとも１つは、置換もしくは非置換の炭素数２～３０の不飽和脂肪族炭化水素基、または置換もしくは非置換の炭素数３～３０の不飽和脂環式炭化水素基であり、
Ｌ１～Ｌ４は、それぞれ独立して、単結合、置換もしくは非置換の炭素数１～３０の２価の飽和脂肪族炭化水素基、置換もしくは非置換の炭素数２～３０の２価の不飽和脂肪族炭化水素基、またはこれらの組み合わせであり、
ｎ１およびｎ２は、それぞれ独立して、０以上の整数であり、この際、ｎ１およびｎ２は、それぞれＭ１またはＭ２の価数を超えず、
ｐおよびｑは、それぞれ独立して、０以上の整数であり、この際、ｐ＋ｑは１以上であるがＭの価数を超えない。
上記化学式１のＭは、下記グループ１から選択される少なくとも１種の環であってもよい。
上記化学式１中のＭ１およびＭ２は、それぞれ独立して、下記グループ２から選択される置換または非置換のモイエティの少なくとも１種であってもよい。
上記化学式１中のＭは、下記グループ１－１から選択される少なくとも１種の環であってもよい。
上記化学式１中のＭは、下記グループ１－２から選択される少なくとも１種の環であってもよい。
上記化学式１中のＭ１およびＭ２は、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のフェニレン基または置換もしくは非置換のナフタレニレン基であってもよい。
上記化学式１中のＸ１～Ｘ４は、それぞれ独立して、水素原子、置換もしくは非置換の炭素数１～２０のアルキル基、１つ以上の二重結合を含む置換もしくは非置換の炭素数２～２０のアルケニル基、１つ以上の三重結合を含む置換もしくは非置換の炭素数２～２０のアルキニル基、またはこれらの組み合わせであり、Ｘ１～Ｘ４のうちの少なくとも１つは、１つ以上の二重結合を含む置換もしくは非置換の炭素数２～１０のアルケニル基、または１つ以上の三重結合を含む置換もしくは非置換の炭素数２～１０のアルキニル基であってもよい。
上記化学式１中のＬ１～Ｌ４は、それぞれ独立して、単結合、または置換もしくは非置換の炭素数１～１０のアルキレン基であってもよい。
上記化学式１中のｎ１およびｎ２は、それぞれ独立して、０～５の整数であり、ｐおよびｑは、それぞれ独立して、０または１であり、この際、ｐおよびｑは同時に０ではない。
上記化学式１中のＸ１～Ｘ４は、それぞれ独立して、水素原子、置換もしくは非置換の炭素数１～１０のアルキル基、１つ以上の二重結合を含む置換もしくは非置換の炭素数２～１０のアルケニル基、１つ以上の三重結合を含む置換もしくは非置換の炭素数２～１０のアルキニル基、またはこれらの組み合わせであり、Ｘ１～Ｘ４のうちの少なくとも１つは、１つ以上の二重結合を含む置換もしくは非置換の炭素数２～６のアルケニル基、または１つ以上の三重結合を含む置換もしくは非置換の炭素数２～６のアルキニル基であり、Ｌ１～Ｌ４は、それぞれ独立して、単結合、または置換もしくは非置換の炭素数１～１０のアルキレン基であり、ｎ１およびｎ２は、それぞれ独立して、０～３の整数であり、ｐおよびｑは、それぞれ独立して、１である。
上記化学式１で表される化合物は、下記化学式１－Ａ～下記化学式１－Ｋで表される化合物のうちの少なくとも１種であり得る。
上記化学式１－Ａ～化学式１－Ｋ中、
Ｘａ～Ｘｄは、それぞれ独立して、水素原子、置換もしくは非置換の炭素数１～２０のアルキル基、１つ以上の二重結合を含む置換もしくは非置換の炭素数２～２０のアルケニル基、１つ以上の三重結合を含む置換もしくは非置換の炭素数２～２０のアルキニル基、またはこれらの組み合わせであり、
上記化学式１－Ａ～化学式１－Ｋで表される化合物は、それぞれ独立して、１つ以上の二重結合を含む置換もしくは非置換の炭素数２～１０のアルケニル基、または１つ以上の三重結合を含む置換もしくは非置換の炭素数２～１０のアルキニル基を少なくとも１つ含み、
ｎｂおよびｎｄは、それぞれ独立して、０～３の整数であり、この際、ｎｂおよびｎｄが全て０である場合、ＸａおよびＸｃの少なくとも一方は水素原子ではない。
Ｘａ～Ｘｄは、それぞれ独立して、水素原子、置換もしくは非置換の炭素数１～２０のアルキル基、１つ以上の二重結合を含む置換もしくは非置換の炭素数２～２０のアルケニル基、１つ以上の三重結合を含む置換もしくは非置換の炭素数２～２０のアルキニル基、またはこれらの組み合わせであり、
上記化学式１－Ａ～化学式１－Ｋで表される化合物は、それぞれ独立して、１つ以上の二重結合を含む置換もしくは非置換の炭素数２～１０のアルケニル基、または１つ以上の三重結合を含む置換もしくは非置換の炭素数２～１０のアルキニル基を少なくとも１つ含み、
ｎｂおよびｎｄは、それぞれ独立して、０～３の整数であり、この際、ｎｂおよびｎｄが全て０である場合、ＸａおよびＸｃの少なくとも一方は水素原子ではない。
上記化学式１で表される化合物は、下記化学式ａ～化学式ｃで表される化合物のうちの少なくとも１種であり得る。
上記化学式１で表される化合物の分子量は、２００ｇ／ｍｏｌ～３，０００ｇ／ｍｏｌであってもよい。
上記化学式１で表される化合物は、上記ハードマスク組成物の総質量を基準にして、０．１質量％～３０質量％の含有量で含まれてもよい。
上記溶媒は、プロピレングリコール、プロピレングリコールジアセテート、メトキシプロパンジオール、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールブチルエーテル、トリ（エチレングリコール）モノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、シクロヘキサノン、エチルラクテート、γ－ブチロラクトン、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルアセトアミド、メチルピロリドン、メチルピロリジノン、アセチルアセトン、およびエチル３－エトキシプロピオネートからなる群より選択される少なくとも１種を含んでもよい。
本発明の他の実施形態によれば、上述のハードマスク組成物の硬化物を含むハードマスク層を提供する。
また、本発明の他の実施形態によれば、基板の上に材料層を形成する段階、上記材料層の上に上述のハードマスク組成物を塗布する段階、上記ハードマスク組成物を熱処理してハードマスク層を形成する段階、上記ハードマスク層の上にフォトレジスト層を形成する段階、上記フォトレジスト層を露光および現像してフォトレジストパターンを形成する段階、上記フォトレジストパターンを用いて上記ハードマスク層を選択的に除去し上記材料層の一部を露出する段階、および上記材料層の露出された部分をエッチングする段階、を含むパターン形成方法を提供する。
上記ハードマスク層を形成する段階は、１００℃～１０００℃の温度で熱処理する段階を含むことができる。
本発明によれば、ハードマスク層に効果的に適用することができるハードマスク組成物が提供される。
以下、本発明の実施形態について、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施することができるように詳しく説明する。しかし、本発明は様々の異なる形態に実現することができ、ここで説明する実施形態に限定されない。
本明細書で別途の定義がない限り、‘置換された’とは、化合物中の水素原子が、ハロゲン原子（Ｆ、Ｂｒ、Ｃｌ、またはＩ）、ヒドロキシ基、アルコキシ基、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、アジド基、アミジノ基、ヒドラジノ基、ヒドラゾノ基、カルボニル基、カルバモイル基、チオール基、エステル基、カルボキシル基やその塩、スルホン酸基やその塩、リン酸やその塩、ビニル基、炭素数１～２０のアルキル基、炭素数２～２０のアルケニル基、炭素数２～２０のアルキニル基、炭素数６～３０のアリール基、炭素数７～３０のアリールアルキル基、炭素数１～３０のアルコキシ基、炭素数１～２０のヘテロアルキル基、炭素数３～２０のヘテロアリールアルキル基、炭素数３～３０のシクロアルキル基、炭素数３～１５のシクロアルケニル基、炭素数６～１５のシクロアルキニル基、炭素数３～３０のヘテロシクロアルキル基、およびこれらの組み合わせから選択された置換基で置換されたことを意味する。
また、置換されたハロゲン原子（Ｆ、Ｂｒ、Ｃｌ、またはＩ）、ヒドロキシ基、ニトロ基、シアノ基、アミノ基、アジド基、アミジノ基、ヒドラジノ基、ヒドラゾノ基、カルボニル基、カルバモイル基、チオール基、エステル基、カルボキシ基もしくはその塩の基、スルホン酸基もしくはその塩の基、リン酸基もしくはその塩の基、炭素数１～３０のアルキル基、炭素数２～３０のアルケニル基、炭素数２～３０のアルキニル基、炭素数６～３０のアリール基、炭素数７～３０のアリールアルキル基、炭素数１～３０のアルコキシ基、炭素数１～２０のヘテロアルキル基、炭素数３～２０のヘテロアリールアルキル基、炭素数３～３０のシクロアルキル基、炭素数３～１５のシクロアルケニル基、炭素数６～１５のシクロアルキニル基、または炭素数２～３０のヘテロ環基のうちの隣接した２つの置換基が結合して環を形成することもできる。例えば、置換された炭素数６～３０のアリール基は、隣接した他の置換された炭素数６～３０のアリール基と結合して、置換または非置換のフルオレン環を形成することができる。
本明細書で別途の定義がない限り、“ヘテロ”とは、Ｎ（窒素原子）、Ｏ（酸素原子）、Ｓ（硫黄原子）、Ｓｅ（セレン原子）、およびＰ（リン原子）からなる群より選択されるヘテロ原子を１つ～３つ含有していることを意味する。“ヘテロ環基（ｈｅｔｅｒｏｃｙｃｌｉｃ ｇｒｏｕｐ）”は、ヘテロアリール基を含む概念であり、これに追加してアリール基、シクロアルキル基、これらの縮合環、またはこれらの組み合わせのような環内で、炭素原子（Ｃ）の代わりにＮ、Ｏ、Ｓ、Ｐ、およびＳｉ（シリコン原子）からなる群より選択されるヘテロ原子を少なくとも１つ含有するものを意味する。ヘテロ環基が縮合環である場合、ヘテロ環基全体またはそれぞれの環ごとにヘテロ原子を１つ以上含むことができる。
本明細書で別途の定義がない限り、“飽和脂肪族炭化水素基”は、炭素間の結合が全て単結合からなる官能基、例えば、アルキル基、またはアルキレン基を含む。
本明細書で別途の定義がない限り、“不飽和脂肪族炭化水素基”は、炭素間の結合が１つ以上の不飽和結合、例えば、二重結合や三重結合を含む官能基、例えば、アルケニル基、アルキニル基、アルケニレン基、またはアルキニレン基を含む。
本明細書で別途の定義がない限り、“飽和脂環式炭化水素基”は、炭素間の結合が全て単結合からなる環状の官能基、例えば、シクロアルキレン基を意味する。
本明細書で別途の定義がない限り、“不飽和脂環式炭化水素基”は、炭素間の結合が１つ以上の不飽和結合を含む環状官能基、例えば、シクロアルケニレン基、シクロアルキニレン基を含む。
本明細書で別途の定義がない限り、“芳香族炭化水素基”は炭化水素芳香族モイエティを１つ以上有する基を意味し、炭化水素芳香族モイエティが単結合で連結した環集合の形態と、炭化水素芳香族モイエティが直接または間接的に縮合した非芳香族縮合環の形態と、を含む。より具体的に、置換または非置換の芳香族炭化水素基は、置換もしくは非置換のフェニル基、置換もしくは非置換のナフチル基、置換もしくは非置換のアントラセニル基、置換もしくは非置換のフェナントリル基、置換もしくは非置換のナフタセニル基、置換もしくは非置換のピレニル基、置換もしくは非置換のビフェニル基、置換もしくは非置換のテルフェニル基、置換もしくは非置換のクアテルフェニル基、置換もしくは非置換のクリセニル基、置換もしくは非置換のトリフェニレニル基、置換もしくは非置換のペリレニル基、置換もしくは非置換のインデニル基、これらの組み合わせ、またはこれらの組み合わせが縮合した形態であってもよいが、これらに限定されない。
本明細書で特別な言及がない限り、“組み合わせ”とは、混合または共重合を意味する。
本明細書で特に言及しない限り、“分子量”は、粉体試料をテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）に溶かした後、Ａｇｉｌｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製の１２００ｓｅｒｉｅｓゲル透過クロマトグラフィー（Ｇｅｌ Ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ；ＧＰＣ）を用いて測定（カラムはＳｈｏｄｅｘ社製ＬＦ－８０４、標準試料はＳｈｏｄｅｘ社製ポリスチレンを使用する）したものである。
本明細書において、「Ｍの価数」とは、置換基Ｍにおける他の基と結合可能な数を表す。例えば、Ｍがナフタレン環の場合、価数は８である。
半導体産業でチップの大きさを減少させる要求が絶え間なく続いている傾向にあり、これに対応するために、リソグラフィ技術においてパターニングされるレジストの線幅が、数十ナノメートルのサイズを有しなければならない。よって、レジストパターンの線幅に耐えられる高さが制限され、レジストがエッチング段階で十分な耐性を有しない場合が発生する。これを補完するために、エッチングしようとする材料層とフォトレジスト層との間にハードマスク層（ｈａｒｄｍａｓｋ ｌａｙｅｒ）と呼ばれる補助層を使用する技術がある。
既存のハードマスク層は、化学的または物理的蒸着法で形成したが、これは設備規模が大きく、工程単価が高くて経済性が低下する問題があった。したがって、最近、スピンコーティング法によってハードマスク層を形成する方法が開発されたが、これは、蒸着法を用いた場合に比べて、ハードマスク層の耐エッチング性が多少低下する傾向を示す。
本発明者らは、上記のような問題を解決してより高いエッチング性と耐熱性とを有しながらも、半導体に使用される溶媒への溶解性の減少の問題を解決することができるハードマスク組成物を製造するために鋭意検討した。その結果、２つ以上のベンゼン環が縮合された環をコアとして含み、当該コアに置換された置換基の炭素含有量も増加させることによって、全体的に炭素含有量が増加しながらも、溶媒に対する溶解度が低下しないハードマスク組成物を開発した。そのハードマスク組成物から形成されたハードマスク層は、高い耐エッチング性および優れた耐熱性を有することを確認し、本発明を完成させた。
具体的には、本発明によるハードマスク組成物は、下記化学式１で表される化合物、および溶媒を含む。
上記化学式１中、
Ｍは、２以上のベンゼン環を含む縮合環であり、
Ｍ１およびＭ２は、それぞれ独立して、置換または非置換の炭素数６～２０の２価の芳香族炭化水素基であり、
Ｘ１～Ｘ４は、それぞれ独立して、水素原子、置換もしくは非置換の炭素数１～３０の飽和脂肪族炭化水素基、置換もしくは非置換の炭素数２～３０の不飽和脂肪族炭化水素基、置換もしくは非置換の炭素数３～３０の飽和もしくは不飽和の脂環式炭化水素基、またはこれらの組み合わせであって、Ｘ１～Ｘ４のうちの少なくとも１つは置換もしくは非置換の炭素数２～３０の不飽和脂肪族炭化水素基、または置換もしくは非置換の炭素数３～３０の不飽和脂環式炭化水素基であり、
Ｌ１～Ｌ４は、それぞれ独立して、単結合、置換もしくは非置換の炭素数１～３０の２価の飽和脂肪族炭化水素基、置換もしくは非置換の炭素数２～３０の２価の不飽和脂肪族炭化水素基、またはこれらの組み合わせであり、
ｎ１およびｎ２は、それぞれ独立して、０以上の整数であり、この際、ｎ１およびｎ２は、Ｍ１またはＭ２の価数を超えず、
ｐおよびｑは、それぞれ独立して、０以上の整数であり、この際、ｐ＋ｑは１以上であるが、Ｍの価数を超えない。
Ｍは、２以上のベンゼン環を含む縮合環であり、
Ｍ１およびＭ２は、それぞれ独立して、置換または非置換の炭素数６～２０の２価の芳香族炭化水素基であり、
Ｘ１～Ｘ４は、それぞれ独立して、水素原子、置換もしくは非置換の炭素数１～３０の飽和脂肪族炭化水素基、置換もしくは非置換の炭素数２～３０の不飽和脂肪族炭化水素基、置換もしくは非置換の炭素数３～３０の飽和もしくは不飽和の脂環式炭化水素基、またはこれらの組み合わせであって、Ｘ１～Ｘ４のうちの少なくとも１つは置換もしくは非置換の炭素数２～３０の不飽和脂肪族炭化水素基、または置換もしくは非置換の炭素数３～３０の不飽和脂環式炭化水素基であり、
Ｌ１～Ｌ４は、それぞれ独立して、単結合、置換もしくは非置換の炭素数１～３０の２価の飽和脂肪族炭化水素基、置換もしくは非置換の炭素数２～３０の２価の不飽和脂肪族炭化水素基、またはこれらの組み合わせであり、
ｎ１およびｎ２は、それぞれ独立して、０以上の整数であり、この際、ｎ１およびｎ２は、Ｍ１またはＭ２の価数を超えず、
ｐおよびｑは、それぞれ独立して、０以上の整数であり、この際、ｐ＋ｑは１以上であるが、Ｍの価数を超えない。
上記のように、上記化学式１のＭが、２以上のベンゼン環を含む縮合環を中心コアとして有することによって、これを含むハードマスク組成物から形成されたハードマスク層は固い特性を有することができる。
また、上記のように、上記化学式１のＸ１～Ｘ４が、水素原子ではない炭素を含む有機基を有すれば、上記化合物の炭素含有量が全体的に増加でき、そのような化合物を含む組成物から形成されたハードマスク層の強度と密度とが増加する効果をもたらすことができる。したがって、上記組成物から形成されたハードマスク層を含む場合、エッチングしようとする材料層に対して微細パターンを形成することがさらに容易になり得る。
一実施形態で、上記化学式１のＸ１～Ｘ４のうちのいずれか１つが、置換または非置換の炭素数１～３０の飽和脂肪族炭化水素基であれば、これを含むハードマスク組成物の溶媒に対する溶解度に優れ、該組成物が溶液形態に製造されてハードマスク層の形成が容易になる。
他の一実施形態で、上記化学式１のＸ１～Ｘ４のうちのいずれか１つが、置換もしくは非置換の炭素数２～３０の不飽和脂肪族炭化水素基であれば、溶解度に優れるだけでなく、上記組成物を熱処理してハードマスク層を形成する段階で上記化合物が短時間のうちに高い分子量の高分子形態に形成する架橋結合が可能である。これにより、組成物から形成されたハードマスク層は、より緻密な構造を有することによって、優れた耐エッチング性、機械的特性、耐熱特性、および耐化学性を有することができる。
一実施形態で、上記化学式１のＭは、２以上のベンゼン環を含む縮合環のうち、下記グループ１から選択される少なくとも１種の環であってもよい。
他の実施形態で、上記化学式１中のＭは、下記グループ１－１から選択される少なくとも１種の環であってもよく、これらに制限されない。
特に、上記化学式１中のＭは、下記グループ１－２から選択される少なくとも１種の環であってもよく、これらに制限されない。
一実施形態で、上記化学式１のＭ１およびＭ２は、それぞれ独立して、置換または非置換の炭素数６～２０の芳香族炭化水素のうち、下記グループ２から選択される置換もしくは非置換のモイエティのうちの少なくとも１種であってもよい。
特に、上記化学式１中のＭ１およびＭ２は、それぞれ独立して、置換もしくは非置換のフェニレン基または置換もしくは非置換のナフタレニレン基であってもよく、これらに制限されない。
一実施形態で、上記化学式１中のＸ１～Ｘ４は、それぞれ独立して、水素原子、置換もしくは非置換の炭素数１～２０のアルキル基、１つ以上の二重結合を含む置換もしくは非置換の炭素数２～２０のアルケニル基、１つ以上の三重結合を含む置換もしくは非置換の炭素数２～２０のアルキニル基、またはこれらの組み合わせであってもよく、Ｘ１～Ｘ４のうちの少なくとも１つは、１つ以上の二重結合を含む置換もしくは非置換の炭素数２～２０のアルケニル基、または１つ以上の三重結合を含む置換もしくは非置換の炭素数２～２０のアルキニル基であってもよい。上記化学式１中のＸ１およびＸ３は、互いに同一であってもよく、異なってもよく、Ｘ２およびＸ４は、互いに同一であってもよく、異なってもよい。
他の実施形態で、Ｘ１～Ｘ４のうちの少なくとも１つは、１つ以上の二重結合を含む置換もしくは非置換の炭素数２～１０のアルケニル基、炭素数２～６のアルケニル基、または炭素数２～４のアルケニル基であるか、１つ以上の三重結合を含む置換もしくは非置換の炭素数２～１０のアルキニル基、炭素数２～６のアルキニル基、または炭素数２～４のアルキニル基であってもよい。
一例として、上記Ｘ１～Ｘ４のうちのいずれか１つが、置換または非置換の炭素数１～２０のアルキル基である場合、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、へプチル基、またはオクチル基であってもよく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、またはヘキシル基であってもよく、これらに制限されない。
一例として、上記Ｘ１～Ｘ４のうちのいずれか１つが、置換または非置換の炭素数２～２０のアルケニル基である場合、１つ以上の二重結合を含む構造であってもよく、例えば、ビニル基、プロペニル基、ブテニル基、ペンテニル基、またはヘキセニル基であってもよく、これらに制限されない。
一例として、上記Ｘ１～Ｘ４のうちのいずれか１つが、置換または非置換の炭素数２～２０のアルキニル基である場合、１つ以上の三重結合を含む構造であってもよく、例えば、エチニル基、プロピニル基、プロパルギル基、ブチニル基、ペンチニル基、またはヘキシニル基であってもよく、これらに制限されない。
一実施形態で、上記化学式１のＬ１～Ｌ４は、それぞれ独立して、単結合、または置換もしくは非置換の炭素数１～１０のアルキレン基であってもよく、例えば、単結合、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、へキシレン基であってもよく、これらに制限されない。
一実施形態で、上記化学式１のｎ１およびｎ２は、それぞれ独立して、０～５の整数、例えば、１～３の整数、１または２の整数、または１であってもよい。
一実施形態で、上記化学式１のｐおよびｑは、それぞれ独立して、０以上の整数であって、０～５の整数、例えば、０～３の整数、０～２の整数であって、または１であって、ｐ＋ｑは、１～１０の整数であって上記Ｍの価数を超えず、例えば、１～５の整数、１～３の整数、１または２の整数、または２であってもよい。
一例として、上記化学式１で表される化合物は、下記化学式１－Ａ～化学式１－Ｋで表される化合物のうちの少なくとも１種であり得る。
上記化学式１－Ａ～化学式１－Ｋ中、
Ｘａ～Ｘｄは、それぞれ独立して、水素原子、置換もしくは非置換の炭素数１～２０のアルキル基、１つ以上の二重結合を含む置換もしくは非置換の炭素数２～２０のアルケニル基、１つ以上の三重結合を含む置換もしくは非置換の炭素数２～２０のアルキニル基、またはこれらの組み合わせであり、
上記化学式１－Ａ～化学式１－Ｋで表される化合物は、それぞれ独立して、１つ以上の二重結合を含む置換もしくは非置換の炭素数２～１０のアルケニル基または１つ以上の三重結合を含む置換もしくは非置換の炭素数２～１０のアルキニル基を少なくとも１つ含み、
ｎｂおよびｎｄは、それぞれ独立して、０～３の整数であり、この際、ｎｂおよびｎｄが全て０である場合、ＸａおよびＸｃの少なくとも一方は水素原子ではない。
Ｘａ～Ｘｄは、それぞれ独立して、水素原子、置換もしくは非置換の炭素数１～２０のアルキル基、１つ以上の二重結合を含む置換もしくは非置換の炭素数２～２０のアルケニル基、１つ以上の三重結合を含む置換もしくは非置換の炭素数２～２０のアルキニル基、またはこれらの組み合わせであり、
上記化学式１－Ａ～化学式１－Ｋで表される化合物は、それぞれ独立して、１つ以上の二重結合を含む置換もしくは非置換の炭素数２～１０のアルケニル基または１つ以上の三重結合を含む置換もしくは非置換の炭素数２～１０のアルキニル基を少なくとも１つ含み、
ｎｂおよびｎｄは、それぞれ独立して、０～３の整数であり、この際、ｎｂおよびｎｄが全て０である場合、ＸａおよびＸｃの少なくとも一方は水素原子ではない。
一例として、上記化学式１で表される化合物は、下記化学式ａ～化学式ｃで表される化合物のうちの少なくとも１種であり得る。
上記化学式１で表される化合物の分子量は、２００ｇ／ｍｏｌ～３，０００ｇ／ｍｏｌであり得、例えば、２００ｇ／ｍｏｌ～２，５００ｇ／ｍｏｌ、例えば、２００ｇ／ｍｏｌ～２，０００ｇ／ｍｏｌ、例えば、２００ｇ／ｍｏｌ～１，５００ｇ／ｍｏｌ、例えば、３００ｇ／ｍｏｌ～１，０００ｇ／ｍｏｌの分子量を有することができ、これらに制限されない。上記範囲の分子量を有することによって、上記化合物を含むハードマスク組成物の炭素含有量および溶媒に対する溶解度を調節して最適化することができる。
上記化学式１で表される化合物は、上記ハードマスク組成物の総質量を基準にして、０．１質量％～３０質量％の含有量で含まれてもよい。当該含有量は、例えば、０．２質量％～３０質量％、例えば、０．５質量％～３０質量％、例えば、１質量％～３０質量％、例えば、１．５質量％～２５質量％、例えば、２質量％～２０質量％であってもよく、これらに制限されない。当該含有量が上記範囲であれば、ハードマスクの厚さ、表面粗さ、および平坦化の程度などを容易に調節することができる。
なお、上記化合物は、従来公知の合成方法を適宜参照して合成することができる。より具体的には、実施例に記載の合成方法を参照しながら、当業者であれば容易に合成することができる。
本発明によるハードマスク組成物は、溶媒を含むことができる。当該溶媒は、例えば、プロピレングリコール、プロピレングリコールジアセテート、メトキシプロパンジオール、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールブチルエーテル、トリ（エチレングリコール）モノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、シクロヘキサノン、乳酸エチル、γ－ブチロラクトン、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルアセトアミド、メチルピロリドン、メチルピロリジノン、アセチルアセトン、またはエチル３－エトキシプロピオネートからなる群より選択される少なくとも１種を含むことができ、これらに制限されない。溶媒は、上記化合物に対する十分な溶解性および／または分散性を有するものであれば、特に制限されない。
本発明のハードマスク組成物は、追加的に、界面活性剤、架橋剤、熱酸発生剤、可塑剤などの添加剤をさらに含むことができる。
界面活性剤の例としては、例えば、フルオロアルキル系化合物、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルピリジニウム塩、ポリエチレングリコール、第四級アンモニウム塩などを使用することができるが、これらに制限されない。
架橋剤の例としては、例えば、メラミン系、置換尿素系、またはこれらポリマー系などが挙げられる。好ましくは、少なくとも２つの架橋形成置換基を有する架橋剤であって、例えば、メトキシメチル化グリコルリル、ブトキシメチル化グリコルリル、メトキシメチル化メラミン、ブトキシメチル化メラミン、メトキシメチル化ベンゾグアナミン、ブトキシメチル化ベンゾグアナミン、メトキシメチル化尿素、ブトキシメチル化尿素、メトキシメチル化チオ尿素、またはブトキシメチル化チオ尿素などの化合物を使用することができる。
また、架橋剤として、耐熱性の高い架橋剤を使用することができる。耐熱性の高い架橋剤としては、分子内に芳香環（例えば、ベンゼン環、ナフタレン環）を有する架橋形成置換基を含有する化合物を使用することができる。
熱酸発生剤の例としては、例えば、ｐ－トルエンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ピリジニウムｐ－トルエンスルホン酸、サリチル酸、スルホサリチル酸、クエン酸、安息香酸、ヒドロキシ安息香酸、ナフタレンカルボン酸などの酸性化合物、および／または２，４，４，６－テトラブロモシクロヘキサジエノン、ベンゾイントシレート、２－ニトロベンジルトシレートが挙げられ、その他に有機スルホン酸アルキルエステルなどを使用することができるが、これらに制限されない。
本発明の他の実施形態によれば、上述のハードマスク組成物の硬化物を含むハードマスク層を提供する。
以下、上述のハードマスク組成物を使用してパターンを形成する方法について説明する。
本発明によるパターン形成方法は、基板の上に材料層を形成する段階、上記材料層の上に上述の化合物および溶媒を含むハードマスク組成物を塗布する段階、上記ハードマスク組成物を熱処理してハードマスク層を形成する段階、上記ハードマスク層の上にフォトレジスト層を形成する段階、上記フォトレジスト層を露光および現像してフォトレジストパターンを形成する段階、上記フォトレジストパターンを用いて上記ハードマスク層を選択的に除去し上記材料層の一部を露出する段階、ならびに上記材料層の露出された部分をエッチングする段階を含む。
上記基板は、例えば、シリコンウェーハ、ガラス基板、または高分子基板であってもよい。
上記材料層は、最終的にパターニングしようとする材料であり、例えば、アルミニウム、銅などの金属層；シリコンなどの半導体層；または酸化ケイ素、窒化ケイ素などの絶縁層であってもよい。該材料層は、例えば、化学気相蒸着法で形成することができる。
上記ハードマスク組成物は前述の通りであり、溶液形態に製造されてスピンコーティング法で塗布することができる。この際、組成物の塗布厚さは、特に限定されないが、例えば、５０～２００，０００Åの厚さで塗布することができる。
上記ハードマスク組成物を熱処理する段階は、例えば、１００℃～１，０００℃の温度で１０秒～１時間行うことができる。
一例として、上記ハードマスク組成物を熱処理する段階は、複数の熱処理段階を含むことができ、例えば、１次熱処理段階、および２次熱処理段階を含むことができる。
一実施形態で、上記ハードマスク組成物を熱処理する段階は、例えば、１００℃～１，０００℃の温度で、１０秒～１時間行われる１つの熱処理段階を含むことができ、一例として、熱処理段階は、空気雰囲気下、窒素雰囲気下、または酸素濃度が１質量％以下の雰囲気下で行うことができる。
一実施形態で、上記ハードマスク組成物を熱処理する段階は、例えば、１００℃～１，０００℃、例えば、１００℃～８００℃、例えば、１００℃～５００℃、例えば、１００℃～４００℃の温度で、１０秒～１時間行われる１次熱処理段階を含み、例えば、１００℃～１，０００℃、例えば、３００℃～１，０００℃、例えば、５００℃～１，０００℃、例えば、５００℃～８００℃の温度で、１０秒～１時間行われる２次熱処理段階を連続的に含むことができる。一例として、上記１次および２次熱処理段階は、空気雰囲気下、窒素雰囲気下、または酸素濃度１質量％以下の雰囲気下で行うことができる。
上記ハードマスク組成物を熱処理する段階のうちの少なくとも１つの段階を２００℃以上の高温で行うことによって、エッチング工程を含む後続の工程で曝露されるエッチングガスおよび化学液に耐えられる高い耐エッチング性を示すことができる。
一実施形態で、上記ハードマスク層を形成する段階は、紫外光／可視光（ＵＶ／Ｖｉｓ）硬化段階および／または近赤外光（ｎｅａｒ ＩＲ）硬化段階を含むことができる。
一実施形態で、上記ハードマスク層を形成する段階は、１次熱処理段階、２次熱処理段階、ＵＶ／Ｖｉｓ硬化段階、およびｎｅａｒ ＩＲ硬化段階のうちの少なくとも１つの段階を含むか、２つ以上の段階を連続的に含むことができる。
一実施形態で、本発明のパターン形成方法は、上記ハードマスク層の上にシリコン含有薄膜層を形成する段階をさらに含むことができる。シリコン含有薄膜層は、例えば、ＳｉＣＮ、ＳｉＯＣ、ＳｉＯＮ、ＳｉＯＣＮ、ＳｉＣ、ＳｉＯ、および／またはＳｉＮなどの物質から形成することができる。
一実施形態で、上記フォトレジスト層を形成する段階の前に、シリコン含有薄膜層の上部またはハードマスク層の上部に、底反射防止層（ｂｏｔｔｏｍ ａｎｔｉ－ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ ｃｏａｔｉｎｇ、ＢＡＲＣ）をさらに形成することもできる。
一実施形態で、上記フォトレジスト層を露光する段階は、例えば、ＡｒＦエキシマレーザー光、ＫｒＦエキシマレーザー光、または極端紫外線（ＥＵＶ）などを使用して行うことができる。また、露光後、１００～７００℃の温度で熱処理工程を行うことができる。
一実施形態で、上記材料層の露出された部分をエッチングする段階は、エッチングガスを使用した乾式エッチングで行うことができる。エッチングガスとしては、例えば、Ｎ２／Ｏ２、ＣＨＦ３、ＣＦ４、Ｃｌ２、ＢＣｌ３、およびこれらの混合ガスを使用することができる。
エッチングされた材料層は、複数のパターンに形成することができ、この複数のパターンは、金属パターン、半導体パターン、絶縁パターンなど多様であり、例えば、半導体集積回路デバイス内の多様なパターンに適用することができる。
以下、実施例を通じて前述の本発明の実施形態をより詳細に説明する。但し、下記の実施例は単に説明の目的のためのものであり、本発明の範囲を制限するものではない。
［比較合成例］
（比較合成例１）
第１段階：フリーデルクラフツアシル化反応（Ｆｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔ Ａｃｙｌａｔｉｏｎ）
フラスコに、コロネン５０．０ｇ（０．１６６ｍｏｌ）、４－メトキシベンゾイルクロリド ２８．４ｇ（０．１６６ｍｏｌ）、２－ナフトイルクロリド ３１．６ｇ（０．１６６ｍｏｌ）および１，２－ジクロロエタン ２３５ｇを添加して溶液を準備した。次に、得られた溶液にアルミニウムクロリド ４４．４ｇ（０．３３２ｍｏｌ）を常温で徐々に添加した後、６０℃に昇温して８時間攪拌した。反応が完結した後、溶液にメタノールを添加して形成された沈殿をろ過して、４－メトキシベンゾイル－２－ナフチルコロネンを得た。
（比較合成例１）
第１段階：フリーデルクラフツアシル化反応（Ｆｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔ Ａｃｙｌａｔｉｏｎ）
フラスコに、コロネン５０．０ｇ（０．１６６ｍｏｌ）、４－メトキシベンゾイルクロリド ２８．４ｇ（０．１６６ｍｏｌ）、２－ナフトイルクロリド ３１．６ｇ（０．１６６ｍｏｌ）および１，２－ジクロロエタン ２３５ｇを添加して溶液を準備した。次に、得られた溶液にアルミニウムクロリド ４４．４ｇ（０．３３２ｍｏｌ）を常温で徐々に添加した後、６０℃に昇温して８時間攪拌した。反応が完結した後、溶液にメタノールを添加して形成された沈殿をろ過して、４－メトキシベンゾイル－２－ナフチルコロネンを得た。
第２段階：脱メチル化反応（ｄｅｍｅｔｈｙｌａｔｉｏｎ）
フラスコに、上記第１段階で得られた４－メトキシベンゾイル－２－ナフチルコロネン ６８．２ｇ（０．１１５ｍｏｌ）、１－ドデカンチオール ５８．２ｇ（０．２８８ｍｏｌ）、水酸化カリウム １９．４ｇ（０．３４５ｍｏｌ）およびＮ，Ｎ－ジメチルホルムアミド １９１ｇを添加した後、１２０℃で８時間攪拌した。次に、得られた混合物を冷却し、１０質量％塩化水素溶液でｐＨ７程度に中和した後、酢酸エチルで抽出して、４－ヒドロキシ－２－ナフチルベンゾイルコロネンを得た。
フラスコに、上記第１段階で得られた４－メトキシベンゾイル－２－ナフチルコロネン ６８．２ｇ（０．１１５ｍｏｌ）、１－ドデカンチオール ５８．２ｇ（０．２８８ｍｏｌ）、水酸化カリウム １９．４ｇ（０．３４５ｍｏｌ）およびＮ，Ｎ－ジメチルホルムアミド １９１ｇを添加した後、１２０℃で８時間攪拌した。次に、得られた混合物を冷却し、１０質量％塩化水素溶液でｐＨ７程度に中和した後、酢酸エチルで抽出して、４－ヒドロキシ－２－ナフチルベンゾイルコロネンを得た。
第３段階：還元反応（ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）
フラスコに、上記第２段階で得られた４－ヒドロキシ－２－ナフチルベンゾイルコロネン ３４．４ｇ（０．０５９５ｍｏｌ）とテトラヒドロフラン １４５ｇとを添加して溶液を準備した。この溶液に水素化ホウ素ナトリウム水溶液 １１．３ｇ（０．２９７ｍｏｌ）を徐々に添加して、２４時間常温で攪拌した。反応が完結した後、１０質量％塩化水素溶液でｐＨ７程度に中和した後、酢酸エチルで抽出して、下記化学式２で表される化合物を得た。
フラスコに、上記第２段階で得られた４－ヒドロキシ－２－ナフチルベンゾイルコロネン ３４．４ｇ（０．０５９５ｍｏｌ）とテトラヒドロフラン １４５ｇとを添加して溶液を準備した。この溶液に水素化ホウ素ナトリウム水溶液 １１．３ｇ（０．２９７ｍｏｌ）を徐々に添加して、２４時間常温で攪拌した。反応が完結した後、１０質量％塩化水素溶液でｐＨ７程度に中和した後、酢酸エチルで抽出して、下記化学式２で表される化合物を得た。
（比較合成例２）
第１段階：フリーデルクラフツアシル化反応（Ｆｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔ Ａｃｙｌａｔｉｏｎ）
フラスコに、コロネン ５０．０ｇ（０．１６６ｍｏｌ）、ベンゾイルクロリド ４６．８ｇ（０．３３３ｍｏｌ）、および１，２－ジクロロエタン３３０ｇを添加して溶液を準備した。得られた溶液に、アルミニウムクロリド ４４．４ｇ（０．３３３ｍｏｌ）を常温で徐々に添加した後、６０℃に昇温して８時間攪拌した。反応が完結した後、溶液にメタノールを添加して形成された沈殿をろ過して、二重に置換されたベンゾイルコロネンを得た。
第１段階：フリーデルクラフツアシル化反応（Ｆｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔ Ａｃｙｌａｔｉｏｎ）
フラスコに、コロネン ５０．０ｇ（０．１６６ｍｏｌ）、ベンゾイルクロリド ４６．８ｇ（０．３３３ｍｏｌ）、および１，２－ジクロロエタン３３０ｇを添加して溶液を準備した。得られた溶液に、アルミニウムクロリド ４４．４ｇ（０．３３３ｍｏｌ）を常温で徐々に添加した後、６０℃に昇温して８時間攪拌した。反応が完結した後、溶液にメタノールを添加して形成された沈殿をろ過して、二重に置換されたベンゾイルコロネンを得た。
第２段階：還元（ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）反応
フラスコに、上記第１段階で得られた二重に置換されたベンゾイルコロネン ２５．０ｇ（０．０４９２ｍｏｌ）、およびテトラヒドロフラン １７４ｇを添加して溶液を準備した。得られた溶液に、水素化ホウ素ナトリウム水溶液 １８．６ｇ（０．４９２ｍｏｌ）を徐々に添加して２４時間常温で攪拌した。反応が完結した後、１０質量％塩化水素溶液でｐＨ７程度に中和し、酢酸エチルで抽出して、下記化学式３で表される化合物を得た。
フラスコに、上記第１段階で得られた二重に置換されたベンゾイルコロネン ２５．０ｇ（０．０４９２ｍｏｌ）、およびテトラヒドロフラン １７４ｇを添加して溶液を準備した。得られた溶液に、水素化ホウ素ナトリウム水溶液 １８．６ｇ（０．４９２ｍｏｌ）を徐々に添加して２４時間常温で攪拌した。反応が完結した後、１０質量％塩化水素溶液でｐＨ７程度に中和し、酢酸エチルで抽出して、下記化学式３で表される化合物を得た。
（比較合成例３）
第１段階：フリーデルクラフツアシル化反応（Ｆｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔ Ａｃｙｌａｔｉｏｎ）
フラスコに、テレフタロイルクロリド ３３．７ｇ（０．１６６ｍｏｌ）、メトキシピレン ７７．３ｇ（０．３３３ｍｏｌ）、および１，２－ジクロロエタン３３０ｇを添加して溶液を準備した。得られた溶液に、アルミニウムクロリド ４４．４ｇ（０．３３３ｍｏｌ）を常温で徐々に添加した後、６０℃に昇温して８時間攪拌した。反応が完結した後、溶液にメタノールを添加して形成された沈殿をろ過して、二重に置換されたベンゾイルピレンを得た。
第１段階：フリーデルクラフツアシル化反応（Ｆｒｉｅｄｅｌ－Ｃｒａｆｔ Ａｃｙｌａｔｉｏｎ）
フラスコに、テレフタロイルクロリド ３３．７ｇ（０．１６６ｍｏｌ）、メトキシピレン ７７．３ｇ（０．３３３ｍｏｌ）、および１，２－ジクロロエタン３３０ｇを添加して溶液を準備した。得られた溶液に、アルミニウムクロリド ４４．４ｇ（０．３３３ｍｏｌ）を常温で徐々に添加した後、６０℃に昇温して８時間攪拌した。反応が完結した後、溶液にメタノールを添加して形成された沈殿をろ過して、二重に置換されたベンゾイルピレンを得た。
第２段階：還元（ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）反応
フラスコに、上記第１段階で得られた二重に置換されたベンゾイルピレン ２９．２ｇ（０．０４９２ｍｏｌ）、およびテトラヒドロフラン １７４ｇを添加して溶液を準備した。得られた溶液に、水素化ホウ素ナトリウム水溶液 １８．６ｇ（０．４９２ｍｏｌ）を徐々に添加して２４時間常温で攪拌した。反応が完結した後、１０質量％塩化水素溶液でｐＨ７程度に中和し、酢酸エチルで抽出して、下記化学式４で表される化合物を得た。
フラスコに、上記第１段階で得られた二重に置換されたベンゾイルピレン ２９．２ｇ（０．０４９２ｍｏｌ）、およびテトラヒドロフラン １７４ｇを添加して溶液を準備した。得られた溶液に、水素化ホウ素ナトリウム水溶液 １８．６ｇ（０．４９２ｍｏｌ）を徐々に添加して２４時間常温で攪拌した。反応が完結した後、１０質量％塩化水素溶液でｐＨ７程度に中和し、酢酸エチルで抽出して、下記化学式４で表される化合物を得た。
［合成例］
（合成例１）
上記比較合成例１で製造された上記化学式２で表される４－（（１－ジヒドロコロネン－１－イル）ヒドロキシメチル）フェノール ２５ｇ（０．０４ｍｏｌ）、およびＮ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）１２５ｇをフラスコに添加して、溶液を準備した。得られた溶液に、Ｋ２ＣＯ３ １６．９ｇ（０．１２ｍｏｌ）、および臭化アリル １４．８ｇ（０．１２ｍｏｌ）を徐々に添加して、７０℃で２４時間攪拌した。反応が完結した後、１０質量％塩化水素溶液でｐＨ７程度に中和し、酢酸エチルで抽出して、下記化学式ａで表される化合物を得た（Ｍｗ＝６９８．８ｇ／ｍｏｌ）。
（合成例１）
上記比較合成例１で製造された上記化学式２で表される４－（（１－ジヒドロコロネン－１－イル）ヒドロキシメチル）フェノール ２５ｇ（０．０４ｍｏｌ）、およびＮ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）１２５ｇをフラスコに添加して、溶液を準備した。得られた溶液に、Ｋ２ＣＯ３ １６．９ｇ（０．１２ｍｏｌ）、および臭化アリル １４．８ｇ（０．１２ｍｏｌ）を徐々に添加して、７０℃で２４時間攪拌した。反応が完結した後、１０質量％塩化水素溶液でｐＨ７程度に中和し、酢酸エチルで抽出して、下記化学式ａで表される化合物を得た（Ｍｗ＝６９８．８ｇ／ｍｏｌ）。
（合成例２）
臭化アリルの代わりに、臭化プロパルギル １４．３ｇ（０．１２ｍｏｌ）を使用したことを除いでは、合成例１と同様にして、下記化学式ｂで表される化合物を得た（Ｍｗ＝６９２．８ｇ／ｍｏｌ）。
臭化アリルの代わりに、臭化プロパルギル １４．３ｇ（０．１２ｍｏｌ）を使用したことを除いでは、合成例１と同様にして、下記化学式ｂで表される化合物を得た（Ｍｗ＝６９２．８ｇ／ｍｏｌ）。
（合成例３）
コロネン ５０．０ｇ（０．１６６ｍｏｌ）の代わりに、ベンゾペリレン ４５．９ｇ（０．１６６ｍｏｌ）を使用したことを除いては、合成例１と同様の方法で、下記化学式ｃで表される化合物を得た（Ｍｗ＝６７４．８ｇ／ｍｏｌ）。
コロネン ５０．０ｇ（０．１６６ｍｏｌ）の代わりに、ベンゾペリレン ４５．９ｇ（０．１６６ｍｏｌ）を使用したことを除いては、合成例１と同様の方法で、下記化学式ｃで表される化合物を得た（Ｍｗ＝６７４．８ｇ／ｍｏｌ）。
［ハードマスク組成物の製造］
（実施例１）
上記合成例１で得られた化合物 ２ｇを、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ ｍｏｎｏｍｅｔｈｙｌ ｅｔｈｅｒ ａｃｅｔａｔｅ、ＰＧＭＥＡ）およびシクロヘキサノン（ｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｏｎｅ）が７対３の質量比で混合された溶媒１０ｇに溶かし、これを０．１μｍのテフロン（登録商標）フィルターでろ過してハードマスク組成物を製造した。
（実施例１）
上記合成例１で得られた化合物 ２ｇを、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｇｌｙｃｏｌ ｍｏｎｏｍｅｔｈｙｌ ｅｔｈｅｒ ａｃｅｔａｔｅ、ＰＧＭＥＡ）およびシクロヘキサノン（ｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｏｎｅ）が７対３の質量比で混合された溶媒１０ｇに溶かし、これを０．１μｍのテフロン（登録商標）フィルターでろ過してハードマスク組成物を製造した。
（実施例２）
合成例１で得られた化合物の代わりに、上記合成例２で得られた化合物を使用したことを除いては、実施例１と同様の方法で、ハードマスク組成物を製造した。
合成例１で得られた化合物の代わりに、上記合成例２で得られた化合物を使用したことを除いては、実施例１と同様の方法で、ハードマスク組成物を製造した。
実施例３
合成例１で得られた化合物の代わりに、上記合成例３で得られた化合物を使用したことを除いては、実施例１と同様の方法で、ハードマスク組成物を製造した。
合成例１で得られた化合物の代わりに、上記合成例３で得られた化合物を使用したことを除いては、実施例１と同様の方法で、ハードマスク組成物を製造した。
（比較例１）
合成例１で得られた化合物の代わりに、上記比較合成例１で得られた化合物を使用したことを除いては、実施例１と同様の方法で、ハードマスク組成物を製造した。
合成例１で得られた化合物の代わりに、上記比較合成例１で得られた化合物を使用したことを除いては、実施例１と同様の方法で、ハードマスク組成物を製造した。
（比較例２）
合成例１で得られた化合物の代わりに、上記比較合成例２で得られた化合物を使用したことを除いては、実施例１と同様の方法で、ハードマスク組成物を製造した。
合成例１で得られた化合物の代わりに、上記比較合成例２で得られた化合物を使用したことを除いては、実施例１と同様の方法で、ハードマスク組成物を製造した。
（比較例３）
合成例１で得られた化合物の代わりに、上記比較合成例３で得られた化合物を使用したことを除いては、実施例１と同様の方法で、ハードマスク組成物を製造した。
合成例１で得られた化合物の代わりに、上記比較合成例３で得られた化合物を使用したことを除いては、実施例１と同様の方法で、ハードマスク組成物を製造した。
［評価１：溶解度評価］
実施例１～３および比較例１～３によるハードマスク組成物を、低温（３℃以下）で３ヶ月間保管して析出量を観察した。
実施例１～３および比較例１～３によるハードマスク組成物を、低温（３℃以下）で３ヶ月間保管して析出量を観察した。
溶液内で固形分が析出されず肉眼で確認できない場合、溶解度に優れる。溶液内で固形分が析出された場合を「有」、析出されない場合は「無」と記載した。
上記表１を参照すれば、実施例１～３による組成物は、比較例１～３の組成物と比較して、より向上した溶解度を示すことを確認することができる。
［評価２：耐エッチング性評価］
実施例１～３および比較例１～３による固形分濃度１３質量％のハードマスク組成物を、シリコンウェーハの上にスピンコーティング法で塗布した後、３００℃のホットプレートで２分間熱処理した。その後、窒素雰囲気下、５００～６００℃で２分間熱処理して薄膜を形成した。Ｋ－ＭＡＣ社製の薄膜厚さ測定器で薄膜の厚さ（初期薄膜厚さ）を測定した。次に、薄膜に、Ｎ２／Ｏ２混合気体を使用して、６０秒間乾式エッチングした後、薄膜の厚さ（エッチング後薄膜厚さ）を測定し、この結果からエッチング率を計算した。乾式エッチング前後の有機膜の厚さ差とエッチング時間とから、下記計算式１によってエッチング率（ｂｕｌｋ ｅｔｃｈ ｒａｔｅ、ＢＥＲ）を計算した。計算結果は下記表２の通りである。
実施例１～３および比較例１～３による固形分濃度１３質量％のハードマスク組成物を、シリコンウェーハの上にスピンコーティング法で塗布した後、３００℃のホットプレートで２分間熱処理した。その後、窒素雰囲気下、５００～６００℃で２分間熱処理して薄膜を形成した。Ｋ－ＭＡＣ社製の薄膜厚さ測定器で薄膜の厚さ（初期薄膜厚さ）を測定した。次に、薄膜に、Ｎ２／Ｏ２混合気体を使用して、６０秒間乾式エッチングした後、薄膜の厚さ（エッチング後薄膜厚さ）を測定し、この結果からエッチング率を計算した。乾式エッチング前後の有機膜の厚さ差とエッチング時間とから、下記計算式１によってエッチング率（ｂｕｌｋ ｅｔｃｈ ｒａｔｅ、ＢＥＲ）を計算した。計算結果は下記表２の通りである。
上記表２を参照すれば、実施例１～３によるハードマスク組成物から形成された薄膜は、比較例１～３によるハードマスク組成物から形成された薄膜と比較して、エッチング率が低いことが分かる。このことから、実施例１～３によるハードマスク組成物は、比較例１～３によるハードマスク組成物と比較して、薄膜の架橋度が高くて耐エッチング性が高いことが分かる。
Claims (18)
- 下記化学式１で表される化合物、および溶媒を含むハードマスク組成物：
上記化学式１中、
Ｍは、２以上のベンゼン環を含む縮合環であり、
Ｍ１およびＭ２は、それぞれ独立して、置換または非置換の炭素数６～２０の芳香族炭化水素基であり、
Ｘ１～Ｘ４は、それぞれ独立して、水素原子、置換もしくは非置換の炭素数１～３０の飽和脂肪族炭化水素基、置換もしくは非置換の炭素数２～３０の不飽和脂肪族炭化水素基、置換もしくは非置換の炭素数３～３０の飽和もしくは不飽和の脂環式炭化水素基、またはこれらの組み合わせであって、この際、Ｘ１～Ｘ４のうちの少なくとも１つは、置換もしくは非置換の炭素数２～３０の不飽和脂肪族炭化水素基、または置換もしくは非置換の炭素数３～３０の不飽和脂環式炭化水素基であり、
Ｌ１～Ｌ４は、それぞれ独立して、単結合、置換もしくは非置換の炭素数１～３０の２価の飽和脂肪族炭化水素基、置換もしくは非置換の炭素数２～３０の２価の不飽和脂肪族炭化水素基、またはこれらの組み合わせであり、
ｎ１およびｎ２は、それぞれ独立して、０以上の整数であり、この際、ｎ１およびｎ２は、それぞれＭ１またはＭ２の価数を超えず、
ｐおよびｑは、それぞれ独立して、０以上の整数であり、この際、ｐ＋ｑは１以上であるがＭの価数を超えない。 - 前記化学式１中のＭは、下記グループ１から選択される少なくとも１種の環である、請求項１に記載のハードマスク組成物。
- 前記化学式１中のＭ１およびＭ２は、それぞれ独立して、下記グループ２から選択される置換もしくは非置換のモイエティの少なくとも１種である、請求項１に記載のハードマスク組成物。
- 前記化学式１中のＭは、下記グループ１－１から選択される少なくとも１種の環である、請求項１に記載のハードマスク組成物。
- 前記化学式１中のＭは、下記グループ１－２から選択される少なくとも１種環である、請求項１に記載のハードマスク組成物。
- 前記化学式１中のＭ１およびＭ２は、それぞれ独立して、下記グループ２’から選択される置換もしくは非置換のモイエティの少なくとも１種である、請求項１に記載のハードマスク組成物。
- 前記化学式１中のＸ１～Ｘ４は、それぞれ独立して、水素原子、置換もしくは非置換の炭素数１～２０のアルキル基、１つ以上の二重結合を含む置換もしくは非置換の炭素数２～２０のアルケニル基、１つ以上の三重結合を含む置換もしくは非置換の炭素数２～２０のアルキニル基、またはこれらの組み合わせであり、この際、Ｘ１～Ｘ４のうちの少なくとも１つは、１つ以上の二重結合を含む置換もしくは非置換の炭素数２～１０のアルケニル基、または１つ以上の三重結合を含む置換もしくは非置換の炭素数２～１０のアルキニル基である、請求項１に記載のハードマスク組成物。
- 前記化学式１中のＬ１～Ｌ４は、それぞれ独立して、単結合、または置換もしくは非置換の炭素数１～１０のアルキレン基である、請求項１に記載のハードマスク組成物。
- 前記化学式１中のｎ１およびｎ２は、それぞれ独立して、０～５の整数であり、ｐおよびｑは、それぞれ独立して、０または１であり、この際、ｐおよびｑは同時に０ではない、請求項１に記載のハードマスク組成物。
- 前記化学式１中のＸ１～Ｘ４は、それぞれ独立して、置換もしくは非置換の炭素数１～１０のアルキル基、１つ以上の二重結合を含む置換もしくは非置換の炭素数２～１０のアルケニル基、１つ以上の三重結合を含む置換もしくは非置換の炭素数２～１０のアルキニル基、またはこれらの組み合わせであって、Ｘ１～Ｘ４のうちの少なくとも１つは１つ以上の二重結合を含む置換もしくは非置換の炭素数２～６のアルケニル基、または１つ以上の三重結合を含む置換もしくは非置換の炭素数２～６のアルキニル基であり、
前記化学式１中のＬ１～Ｌ４は、それぞれ独立して、単結合、または置換もしくは非置換の炭素数１～１０のアルキレン基であり、
前記化学式１中のｎ１およびｎ２は、それぞれ独立して、０～３の整数であり、
前記化学式１中のｐおよびｑは、それぞれ独立して、１である、請求項１に記載のハードマスク組成物。 - 前記化学式１で表される化合物は、下記化学式１－Ａ～化学式１－Ｋで表される化合物のうちの少なくとも１種である、請求項１に記載のハードマスク組成物：
前記化学式１－Ａ～化学式１－Ｋ中、
Ｘａ～Ｘｄは、それぞれ独立して、水素原子、置換もしくは非置換の炭素数１～２０のアルキル基、１つ以上の二重結合を含む置換もしくは非置換の炭素数２～２０のアルケニル基、１つ以上の三重結合を含む置換もしくは非置換の炭素数２～２０のアルキニル基、またはこれらの組み合わせであり、
前記化学式１－Ａ～化学式１－Ｋで表される化合物は１つ以上の二重結合を含む置換もしくは非置換の炭素数２～１０のアルケニル基、または１つ以上の三重結合を含む置換もしくは非置換の炭素数２～１０のアルキニル基を少なくとも１つ含み、
前記化学式１－Ａ～化学式１－Ｋ中のｎｂおよびｎｄは、それぞれ独立して、０～３の整数であり、この際、ｎｂおよびｎｄが全て０である場合、ＸａおよびＸｃの少なくとも一方は水素原子ではない。 - 前記化学式１で表される化合物は、下記化学式ａ～化学式ｃで表される化合物のうちの少なくとも１種である、請求項１に記載のハードマスク組成物。
- 前記化合物の分子量は、２００ｇ／ｍｏｌ～３，０００ｇ／ｍｏｌである、請求項１に記載のハードマスク組成物。
- 前記化合物は、前記ハードマスク組成物の総質量を基準にして、０．１質量％～３０質量％の含有量で含まれる、請求項１に記載のハードマスク組成物。
- 前記溶媒は、プロピレングリコール、プロピレングリコールジアセテート、メトキシプロパンジオール、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールブチルエーテル、トリ（エチレングリコール）モノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、シクロヘキサノン、エチルラクテート、γ－ブチロラクトン、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ－ジメチルアセトアミド、メチルピロリドン、メチルピロリジノン、アセチルアセトン、およびエチル３－エトキシプロピオネートからなる群より選択される少なくとも１種を含む、請求項１に記載のハードマスク組成物。
- 請求項１～１５のいずれか１項に記載のハードマスク組成物の硬化物を含むハードマスク層。
- 基板の上に材料層を形成する段階、
前記材料層の上に請求項１～１５のいずれか１項に記載のハードマスク組成物を塗布する段階、
前記ハードマスク組成物を熱処理してハードマスク層を形成する段階、
前記ハードマスク層の上にフォトレジスト層を形成する段階、
前記フォトレジスト層を露光および現像してフォトレジストパターンを形成する段階、
前記フォトレジストパターンを用いて前記ハードマスク層を選択的に除去し前記材料層の一部を露出する段階、ならびに
前記材料層の露出された部分をエッチングする段階、
を含む、パターン形成方法。 - 前記ハードマスク層を形成する段階は、１００℃～１０００℃の温度で熱処理する段階を含む、請求項１７に記載のパターン形成方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210123393A KR20230040147A (ko) | 2021-09-15 | 2021-09-15 | 하드마스크 조성물, 하드마스크 층 및 패턴 형성 방법 |
| KR10-2021-0123393 | 2021-09-15 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2023043170A JP2023043170A (ja) | 2023-03-28 |
| JP7428766B2 true JP7428766B2 (ja) | 2024-02-06 |
Family
ID=85482575
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2022144443A Active JP7428766B2 (ja) | 2021-09-15 | 2022-09-12 | 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 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20230098338A1 (ja) |
| JP (1) | JP7428766B2 (ja) |
| KR (1) | KR20230040147A (ja) |
| CN (1) | CN115808848A (ja) |
| TW (1) | TWI824709B (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015515112A (ja) | 2011-12-30 | 2015-05-21 | チェイル インダストリーズ インコーポレイテッド | ハードマスク組成物用モノマー、前記モノマーを含むハードマスク組成物および前記ハードマスク組成物を用いたパターン形成方法 |
| JP2016222893A (ja) | 2015-06-02 | 2016-12-28 | 三星エスディアイ株式会社Samsung SDI Co., Ltd. | 有機膜組成物、有機膜、およびパターン形成方法 |
| WO2018074534A1 (ja) | 2016-10-20 | 2018-04-26 | Jsr株式会社 | レジスト下層膜形成用組成物、レジスト下層膜及びその形成方法、パターニングされた基板の製造方法並びに化合物 |
| US20210230127A1 (en) | 2020-01-17 | 2021-07-29 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Resist underlayer composition, and method of forming patterns using the composition |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20170137663A9 (en) * | 2015-03-03 | 2017-05-18 | Jsr Corporation | Composition for resist underlayer film formation, resist underlayer film, and production method of patterned substrate |
| KR101988997B1 (ko) * | 2016-10-28 | 2019-06-13 | 삼성에스디아이 주식회사 | 유기막 조성물 및 패턴형성방법 |
| JP7209588B2 (ja) * | 2019-06-04 | 2023-01-20 | 信越化学工業株式会社 | 有機膜形成用組成物、パターン形成方法及び重合体 |
| KR102296459B1 (ko) * | 2019-06-04 | 2021-09-02 | 에스케이하이닉스 주식회사 | 하드마스크용 화합물, 상기 화합물을 포함하는 하드마스크 조성물 및 이를 이용한 반도체 소자의 미세 패턴 형성 방법 |
-
2021
- 2021-09-15 KR KR1020210123393A patent/KR20230040147A/ko not_active Application Discontinuation
-
2022
- 2022-09-08 TW TW111134184A patent/TWI824709B/zh active
- 2022-09-12 US US17/942,394 patent/US20230098338A1/en active Pending
- 2022-09-12 JP JP2022144443A patent/JP7428766B2/ja active Active
- 2022-09-14 CN CN202211114984.7A patent/CN115808848A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015515112A (ja) | 2011-12-30 | 2015-05-21 | チェイル インダストリーズ インコーポレイテッド | ハードマスク組成物用モノマー、前記モノマーを含むハードマスク組成物および前記ハードマスク組成物を用いたパターン形成方法 |
| JP2016222893A (ja) | 2015-06-02 | 2016-12-28 | 三星エスディアイ株式会社Samsung SDI Co., Ltd. | 有機膜組成物、有機膜、およびパターン形成方法 |
| WO2018074534A1 (ja) | 2016-10-20 | 2018-04-26 | Jsr株式会社 | レジスト下層膜形成用組成物、レジスト下層膜及びその形成方法、パターニングされた基板の製造方法並びに化合物 |
| US20210230127A1 (en) | 2020-01-17 | 2021-07-29 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Resist underlayer composition, and method of forming patterns using the composition |
| JP2021113972A (ja) | 2020-01-17 | 2021-08-05 | 三星エスディアイ株式会社Samsung SDI Co., Ltd. | レジスト下層膜用組成物およびこれを用いたパターン形成方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW202314388A (zh) | 2023-04-01 |
| TWI824709B (zh) | 2023-12-01 |
| KR20230040147A (ko) | 2023-03-22 |
| CN115808848A (zh) | 2023-03-17 |
| US20230098338A1 (en) | 2023-03-30 |
| JP2023043170A (ja) | 2023-03-28 |
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 | |
| JP7025422B2 (ja) | 重合体、有機膜組成物およびパターン形成方法 | |
| TWI644999B (zh) | 聚合物、有機層組成物與形成圖案之方法 | |
| JP2023102252A (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 | |
| KR101976016B1 (ko) | 중합체, 유기막 조성물 및 패턴형성방법 | |
| 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 | |
| WO2018088673A1 (ko) | 중합체, 유기막 조성물 및 패턴형성방법 | |
| KR102134268B1 (ko) | 모노머, 중합체, 유기막 조성물 및 패턴 형성 방법 | |
| KR102134266B1 (ko) | 모노머, 중합체, 유기막 조성물 및 패턴 형성 방법 | |
| KR102171074B1 (ko) | 중합체, 유기막 조성물 및 패턴 형성 방법 | |
| KR20180054300A (ko) | 중합체, 유기막 조성물 및 패턴형성방법 | |
| JP7418516B2 (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 | |
| KR102127256B1 (ko) | 유기막 조성물, 중합체 및 패턴 형성 방법 | |
| KR102036681B1 (ko) | 화합물, 유기막 조성물, 및 패턴형성방법 | |
| JP7353445B2 (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 | |
| CN111383912A (zh) | 硬掩膜组成物、硬掩模层以及形成图案的方法 | |
| KR102504797B1 (ko) | 하드마스크 조성물 및 패턴 형성 방법 | |
| TWI836565B (zh) | 硬罩幕組成物、硬罩幕層和形成圖案的方法 | |
| KR102296795B1 (ko) | 유기막 조성물 및 패턴 형성 방법 | |
| JP7071467B2 (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 | |
| KR102110990B1 (ko) | 중합체, 유기막 조성물 및 패턴 형성 방법 | |
| CN111344634B (zh) | 硬罩幕组成物与形成图案的方法 | |
| KR20230137101A (ko) | 하드마스크 조성물, 및 패턴 형성 방법 | |
| KR20230101485A (ko) | 하드마스크 조성물, 하드마스크 층 및 패턴 형성 방법 | |
| KR20180131181A (ko) | 화합물, 유기막 조성물, 및 패턴 형성 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220912 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230707 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230801 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20231031 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240123 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240125 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7428766 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |