TWI443121B - 用於光阻底層之含芳香環的化合物、含有其之光阻底層組成物及使用其圖案化裝置之方法 - Google Patents

用於光阻底層之含芳香環的化合物、含有其之光阻底層組成物及使用其圖案化裝置之方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI443121B
TWI443121B TW100115592A TW100115592A TWI443121B TW I443121 B TWI443121 B TW I443121B TW 100115592 A TW100115592 A TW 100115592A TW 100115592 A TW100115592 A TW 100115592A TW I443121 B TWI443121 B TW I443121B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
group
unsubstituted
substituted
photoresist
aromatic ring
Prior art date
Application number
TW100115592A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201202295A (en
Inventor
Seung Bae Oh
Min Soo Kim
Jee Yun Song
Hwan Sung Cheon
Sung Wook Cho
Original Assignee
Cheil Ind Inc
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 Cheil Ind Inc filed Critical Cheil Ind Inc
Publication of TW201202295A publication Critical patent/TW201202295A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI443121B publication Critical patent/TWI443121B/zh

Links

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
    • G03F7/091—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
    • 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

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Materials For Photolithography (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)

Description

用於光阻底層之含芳香環的化合物、含有其之光阻底層組成物及使用其圖案化裝置之方法 (a)發明之技術領域
本揭露內容係有關於用於光阻底層之一含芳香環的化合物、含此化合物之一光阻底層組成物，及使用其圖案化裝置之一方法。
 (b)相關技藝之說明
於包含製造顯微結構(例如，微型機器及磁阻頭)之微電子產業及其它相關產業持續需要降低結構形狀之尺寸。於微電子產業，需降低微電子裝置之尺寸以於一特定晶片尺寸提供數個電路。
有效之微影技術對於達成降低結構形狀之尺寸係重要。
典型微影方法包含下列方法。首先，一光阻劑塗覆於一位在底下之材料上，且接受曝光於輻射形成一光阻層。其後，此光阻層接受顯影而提供一圖案化之光阻層，且於圖案化光阻層露出之於底下之材料經蝕刻而將一圖案轉移至於底下之材料。完成轉移後，剩餘部份之光阻層被移除。
但是，阻劑未能提供對蝕刻步驟之抗性至足以將所欲圖案有效轉移至一於其下之材料的程度。於需要一格外薄之光阻層、欲被蝕刻之於其下之材料係厚、需要大的蝕刻深度，或依於其下之材料型式而定需使用特別蝕刻劑之情況，一光阻底層被使用。
光阻底層作為光阻層與可藉由自圖案化之光阻劑轉移而圖案化之於其下的材料間之一中間層。光阻底層需能接收來自圖案化光阻層之圖案，及抵抗用以將圖案轉移至於其下之材料所需之蝕刻。
用於此一底層之許多材料已被建議，但需改良之底層組成物。
因為傳統底層材料係難以塗敷至基材，可能需使用化學及物理氣相沈積、特定溶劑，及/或高溫烘烤。但是，此等方法具高成本。因此，能藉由旋轉塗覆技術塗敷且無高溫烘烤之底層組成物最近被研究。
能使用一位於其上之光阻層作為遮罩以簡單方式選擇性蝕刻且同時能耐使用一底層作為遮罩而將一位於其下之金屬層圖案化所需之蝕刻的一底層組成物亦需被研究。提供優越貯存壽命性質且避免與一成像光阻層之非所欲交互作用(例如，來自硬遮罩之酸污染)之一底層組成物進一步需被研究。具有對抗於短波長((例如，157 nm、193 nm，及248 nm)之成像照射的特殊光學性質之一底層組成物亦需被研究。
綜言之，具有高蝕刻選擇性及對多重蝕刻之足夠抗性，與於一光阻劑與於底下之材料間之最小化的反射性之一抗反射組成物需要一微影技術。此一微影技術可產生一極精細之半導體裝置。
 發明之概要說明
本發明之一方面係提供用於一底層之一含芳香環的化合物，其可應用於旋轉塗敷技術，具有優異光學性質、機械特徵，及蝕刻選擇性特徵，且不會造成酸污染材料。
本發明之另一方面提供一光阻底層組成物，其由於蝕刻選擇性而具有足夠之耐多蝕刻性，且因為不包含酸催化劑而不會造成酸污染材料。
本發明之另一方面提供一種使用此光阻底層組成物圖案化一裝置的方法。
依據本發明之一方面，提供包含以下列化學式1-1及1-2表示之重複單元之一含芳香環的化合物。
於化學式1-1中，
1m<190，
p係1或2之整數，
Ar係一芳香環基團，
X係一羥基基團(-OH)、一經取代或未經取代之C1至C10烷氧基基團，或一經取代或未經取代之C6至C30芳氧基基團，且
Ra 係氫、一經取代或未經取代之C1至C10烷基基團、一經取代或未經取代之C3至C8環烷基基團、一經取代或未經取代之C6至C30芳基基團、一經取代或未經取代之C2至C10烯基基團，或一鹵素。
於化學式1-2中，
1n<190，且Rb 及Rc 係相同或不同，且係氫、一經取代或未經取代之C3至C8環烷基基團，或一經取代或未經取代之C6至C30芳基基團，但Rb 及Rc 不同時係氫。
於化學式1-2中，n可為如下：1n<40或1n<20。
含芳香環的化合物可具有2,000至10,000之重量平均分子量。
依據本發明之另一方面，提供一光阻劑之底層組成物，其包含含有以化學式1-1及1-2表示之重複單元之一含芳香環的化合物。
此光阻劑之底層組成物進一步包含一表面活性劑或一交聯組份。
依據本發明之另一方面，提供一種圖案化裝置之方法，其包含：(a)於一基材上提供一材料層；(b)使用光阻底層組成物於材料層上形成一光阻底層；(c)於光阻底層上形成一光阻層；(d)將基材上之光阻層曝光；(e)將經曝光之基材顯影；以及(f)蝕刻經顯影之基材。
此方法可進一步包含於形成光阻層之處理步驟(c)前形成一含矽的光阻底層。
此方法可進一步包含於處理步驟(c)前於含矽之光阻底層上形成一底抗反射塗層(BARC)。
用於光阻底層之聚合物具有優異光學性質、機械特徵，及蝕刻選擇性特徵。再者，含有此化合物之底層組成物可使用一旋轉塗敷技術塗覆於一基材上，係可用於一短波長微影方法，及係不受酸催化劑污染。
因為光阻劑之底層組成物具有於深UV(DUV)波長區域作為一抗反射層之適當範圍之折射率及吸收，諸如，ArF(193nm)，其可使光阻劑與底層間之反射性達最小。藉此，以圖案輪廓或邊界而言，光阻劑之底層組成物可提供優異微影結構。因為光阻劑之底層組成物於微影方法期間具有高蝕刻選擇性及對於多重蝕刻之足夠抗性，為欲被轉移至一較低層之一圖像的光阻底層之蝕刻輪廓係極佳。
 詳細說明
本發明之例示實施例將於後詳細說明。但是，此等實施例僅係例示且非限制本發明。
於本說明書中，“經取代”一辭可指以至少一選自一羥基基團、一鹵素、一C1至C10烷基基團、一C5至C20芳基基團，或一C2至C10烯基基團所構成族群之取代基取代者。芳香環基團可指其中電子係非定域或共振之一官能基團，且包括一芳基基團、一雜芳基基團等。雜芳基基團可指於一環內包括1至3個諸如N、O、S，或P之雜原子之一雜芳基基團。
於此使用時，當特別定義未被另外提供時，一烷基基團可指一C1至C10烷基基團，一芳基基團可指一C6至C20芳基基團，且一烯基基團可指一C2至C10烯基基團，諸如，一乙烯基基團或一烯丙基基團。
依據本發明之一實施例，提供包括以下列化學式1-1及1-2表示之重複單元之用於光阻底層之一含芳香環的化合物。
於化學式1-1中，
1m<190，
p係1或2之一整數，
Ar係一芳香環基團，
X係一羥基基團(-OH)、一經取代或未經取代之C1至C10烷氧基基團，或一經取代或未經取代之C6至C30芳氧基基團，且
Ra 係氫、一經取代或未經取代之C1至C10烷基基團、一經取代或未經取代之C3至C8環烷基基團、一經取代或未經取代之C6至C30芳基基團、一經取代或未經取代之C2至C10烯基基團，或一鹵素。
於化學式1-2中，
1n<190，
Rb 及Rc 係相同或相異，且係氫、一經取代或未經取代之C3至C8環烷基基團，或一經取代或未經取代之C6至C30芳基基團，但Rb 及Rc 非同時係氫。
包括以下列化學式1-1及1-2表示之重複單元之含芳香環的化合物於一聚合物主鏈包括於短波長區域(特別是193nm、248nm等)具有強烈吸收之一芳香環，因此，可作為一抗反射塗層。再者，高蝕刻選擇性、對多重蝕刻之足夠抗性，及耐熱性可由於在側鏈之以X及Ra 表示之官能基團而獲得。
於化學式1-2中，n可於1n<40或1n<20之範圍內。蝕刻選擇性、對多重蝕刻之抗性、耐熱性等可藉由於如上範圍內調整以化學式1-1及化學式1-2表示之重複單元之莫耳比率而改良。
於化學式1-1中，芳香環基團(Ar)可選自下列化學式2至13。
於化學式2至13中，
R1 至R44 獨立地係氫、一羥基基團、一烷基基團、一芳基基團、一烯基基團，或一鹵素，且
h1 至h44 獨立地係0至k-2(其中，k係相對應於每一芳香環之氫總數量)。
於化學式1-1中，Ra 係氫、一經取代或未經取代之C1至C10烷基基團、一經取代或未經取代之C3至C8環烷基基團、一經取代或未經取代之C6至C30芳基基團、一經取代或未經取代之C2至C10烯基基團，或一鹵素。
Ra 可為具下列化學式14至25之一芳基基團。
於化學式14至25中，
Y1 至Y44 獨立地係氫、一羥基基團、一烷基基團、一芳基基團、一烯基基團，或一鹵素，且
r1至r44獨立地係0至k-1(其中，k係相對應於每一芳香環之氫總數量)。
化學式1-1之Ra 及化學式1-2之Rc 係相同或不同，且係氫、一經取代或未經取代之C3至C8環烷基基團，或一經取代或未經取代之C6至C30芳基基團，但Ra 及Rc 非同時係氫。
化學式1-1之Ra 及化學式1-2之Rc 可為具下列化學式26至37之一芳基基團。
於化學式26至37中，
Z1 至Z44 獨立地係氫、一羥基基團、一烷基基團、一芳基基團、一烯基基團，或一鹵素，且
s1至s44獨立地係0至k-1(其中，k係相對應於每一芳香環之氫總數量)。
含芳香環的化合物可具有約2,000至約10,000之重量平均分子量。當含芳香環的化合物具有如上範圍內之重量平均分子量，可獲得一所欲塗層厚度或薄膜。
依據本發明之另一實施例，提供含有一含芳香環的化合物之一底層組成物。此含芳香環的化合物係包括以如上之化學式1-1及1-2表示之重複單元之一化合物。
再者，光阻底層組成物可包括一有機溶劑。至於此有機溶劑，對聚合物具足夠可溶性之任何有機溶劑可被使用。有機溶劑之例子包括丙二醇甲基醚乙酸酯(PGMEA)、丙二醇單甲基醚(PGME)、環己酮、乳酸乙酯、γ-丁內酯(GBL)、乙醯基丙酮等。
於依據一實施例之光阻底層組成物，含芳香環的化合物可以1至20重量%之量被包含，且於另一實施例係3至10重量%。當含芳香環的聚合物以如上含量被包含，一光阻底層之一所欲塗層厚度可被適當調整。
有機溶劑可以一餘量或80至99重量%使用。當有機溶劑以如上含量被包含，一底層之一所欲塗層厚度可被適當調整。
依據一實施例之底層組成物進一步包括一酸催化劑。以100重量份之底層組成物為基準，酸催化劑之量範圍可為從0.001至0.05重量份。當酸催化劑之量係於如上範圍內，可獲得一適當交聯特徵及高貯存安定性。酸催化劑之例子可包括對-甲苯磺酸單水合物、對-甲苯磺酸吡啶、2,4,4,6-四溴環己二烯、安息香甲苯磺酸酯、2-硝基苯甲基甲苯磺酸酯，及一有機磺酸之一烷基酯，但不限於此。
依據本發明一實施例之底層組成物可進一步包括一表面活性劑。以100重量份之底層組成物為基準，表面活性劑之量範圍可為從0.01至1重量份。當表面活性劑之量係於此範圍內，可獲得底層組成物之改良的塗覆性質。至於表面活性劑，一烷基苯磺酸鹽、一烷基吡啶鹽、聚乙二醇，及四級銨鹽可被使用，但本發明不限於此。
依據本發明一實施例之底層組成物可進一步包括一交聯組份。以100重量份之底層組成物為基準，交聯組份之量範圍可為從0.1至5重量份或0.1至3重量份。當交聯組份之量落於如上範圍內，一適當交聯特徵可被獲得，同時不會改變形成底層之光學性質。
適合交聯組份之例子包括醚化胺基樹脂類、甲基化三聚氰胺樹脂類(例如，N-甲氧基甲基-三聚氰胺樹脂類)、丁基化三聚氰胺樹脂類(例如，N-丁氧基甲基-三聚氰胺樹脂類)、甲基化及丁基化之尿素樹脂類(例如，Cymel U-65樹脂及UFR 80樹脂)、以下列化學式30表示之乙炔脲衍生物(例如，Powderlink 1174)，及2,6-雙(羥基甲基)-對-甲酚。以下列化學式39表示之以雙環氧為主之化合物及以下列化學式40表示之以三聚氰胺為主之化合物亦可作為一交聯組份。
依據本發明之另一實施例，提供一用於圖案化一裝置的方法。此方法包括：(a)於一基材上提供一材料層；(b)使用光阻底層組成物於材料層上形成一光阻底層；(c)於光阻底層上形成一光阻層；(d)將基材上之光阻層曝光；(e)將經曝光之基材顯影；以及(f)蝕刻經顯影之基材。
其後，一圖案化之方法被詳細說明。
首先，一材料於一基材上形成。
基材可為一矽基材(例如，晶圓)，且材料層係由一導性、半導性、磁性，或絕緣性之材料之一材料製成，諸如，鋁、氮化矽(SiN)等。材料層可使用此項技藝所知之任何技術提供，因此，其詳細說明未被提供。
其後，使用依據一實施例之一光阻底層組成物提供一光阻底層。光阻底層組成物係以500至4000之厚度塗敷，其後烘烤而提供一光阻底層。塗敷方法可使用一旋轉塗覆方法實施。
塗敷方法可使用一旋轉塗覆方法實施，且烘烤方法可於100至500℃實施10秒至10分鐘。光阻底層層之厚度、烘烤溫度，及烘烤時間不限於上，且光阻底層係由熟習此項技藝者依據各種厚度、烘烤溫度，及烘烤時間形成，而無特別技術特徵。
於底層上提供一光阻層(一輻射敏感性成像層)。因為光阻層可經由塗敷光敏性光阻組成物及實施一烘烤方法之一般已知方法形成，其進一步說明未於此說明書中提供。
於光阻層形成前，形成含矽之光阻底層或一底抗反射塗覆層之方法可被進一步實施，或於含矽之光阻底層上形成一底抗反射塗覆層之方法可被進一步實施。因為形成含矽之光阻底層及形成抗反射塗覆層係為與本發明相關之熟習此項技藝者所廣泛已知，其進一步說明未於本說明書中提供。
其後，一光阻層被曝光。對於曝光方法，各種曝光源可被使用，諸如，ArF、KrF、極紫外線(EUV)，及一電子束。當曝光完成，一烘烤方法被實施以於曝光區域誘發一化學反應。烘烤方法可於範圍從約90至120℃之溫度實施約60至90秒。
為移除底層及光阻層，實施一顯影方法。顯影方法可使用一鹼性水溶液實施。用於顯影之鹼性水溶液的例子包括一四甲基氫氧化銨(TMAH)水溶液。當曝光源係一ArF激生分子雷射，80至100nm之一線與間隙圖案可使用5至30mJ/cm2 之劑量獲得。
使用獲得之圖案作為一光阻圖案，及諸如鹵素氣體或CHF3 、CF4 等之氟碳化物氣體之特殊蝕刻氣體之電漿，一材料層被蝕刻。其後，留於基材上之光阻圖案可使用剝離劑移除，藉此形成一所欲圖案。
經由此方法，可提供一半導體積體電路裝置。
因此，依據本發明之一實施例製備之組成物及微影結構可用於依據一半導體製造方法製造及設計一積體電路裝置。例如，依據本發明一實施例製備之組成物及微影結構可用於形成圖案化材料層結構，諸如，一金屬線、用於接觸或偏壓之一孔洞、一絕緣區段，例如，一鑲嵌溝槽(DT)或淺溝槽隔絕(STI)結構，及用於一電容器結構之一溝槽。再者，熟習此項技藝者瞭解本發明之概念及範圍係不限於特別之微影術之方法或裝置結構。
其後，本發明將參考實施例更詳細地例示說明。但是，其等係本發明之例示實施例且非限制性。
合成例1：合成1-芘乙醇及苯甲醛之共聚物
於具有一磁性攪拌器、一冷卻器，及一用於引入氮氣之管線之一500毫升的四頸燒瓶內，約73.9克(0.30莫耳)之1-芘乙醇及約38.2克之苯甲醛與約268克之丙二醇單甲基醚乙酸酯(PGMEA)於氮氣流動時混合及充份攪拌。約十五分鐘後，約2.86克(0.015莫耳)之對-甲苯磺酸吡啶緩慢添加至此混合物，且於100℃反應12小時。反應後，使用水以自反應物移除酸。形成之反應物藉由使用一蒸發器濃縮。然後，經濃縮之反應物使用甲醇稀釋至具有約15重量%之濃度。此溶液被置入一1公升之分液漏斗內，且添加正-庚烷以移除包含一單體之一低分子量材料，製備以下列化學式41表示之一聚合物(Mw=4400，多分散性=1.19，n=10.8)。
合成例2：包含萘之苝及苯甲醛之共聚物合成
於具有一磁性攪拌器、一冷卻器，及一用於引入氮氣之管線之一500毫升的四頸燒瓶內，約69.1克(0.30莫耳)之苝甲醛及38.2克之苯甲醛於氮氣流動時混合及充份攪拌。約15分鐘後，約2.86克(0.015莫耳)之對-甲苯磺酸吡啶緩慢添加至反應物，且於100℃反應12小時。反應後，使用水以自反應物移除酸。形成之反應物以蒸發器濃縮。然後，經濃縮之反應物使用甲醇稀釋以製備具有15重量%濃度之一溶液。此溶液置於一1公升之分液漏斗內，且添加正庚烷以移除包括單體之低分子量材料，製備一聚合物。於具有一磁性攪拌器、一冷卻器，及一用於引入氮氣之管線之一500毫升的四頸燒瓶內，約20克之聚合物與約261克之四氫呋喃(THF)於氮氣流動時混合及充份攪拌。約10分鐘後，約62.8毫升之藉由將1莫耳萘基溴化鎂溶於THF內而製備之溶液緩慢添加至燒瓶，然後，一起反應6小時。反應後，反應物以一蒸發器濃縮，且使用水及二氯甲烷自其移除一鎂鹽。形成之反應物以一蒸發器濃縮至具有20重量%之濃度。此溶液置於一1公升分液漏斗內，且添加正庚烷而沈澱，獲得以下列化學式42表示之一聚合物(Mw=3,100，多分散性=1.39，n=9.7)。
合成例3：包含苯基之羥基苝及2-萘甲醛之共聚物合成
於具有一磁性攪拌器、一冷卻器，及一用於引入氮氣之管線之一500毫升的四頸燒瓶內，約54.2克(0.22莫耳)之羥基苝甲醛及約41.2克之2-萘甲醛與約227.5克之丙二醇單甲基醚乙酸酯於氮氣流動時混合及充份攪拌。約15分鐘後，約2.10克(0.011莫耳)之對-甲苯磺酸吡啶緩慢添加至反應物，然後，於100℃反應24小時。反應後，使用水以自反應物移除酸。然後，形成之產物以一蒸發器濃縮。然後，使用甲醇將反應物稀釋至具有15重量%之濃度。此溶液置於一1公升分液漏斗內，且添加正庚烷以移除包含單體之低分子量材料，製備一聚合物。於具有一磁性攪拌器、一冷卻器，及一用於引入氮氣之管線之一500毫升的四頸燒瓶內，約20克之聚合物與約223克之四氫呋喃於氮氣流動時混合及充份攪拌。約10分鐘後，53.8毫升之藉由將1莫耳之苯基溴化鎂溶於THF而製備之溶液緩慢添加至反應物，且一起反應6小時。反應後，形成之反應物以一蒸發器濃縮。然後，使用水及二氯甲烷以自反應物移除一鎂鹽。形成之產物再次以一蒸發器濃縮至具有20重量%之濃度。此溶液置於一1公升分液漏斗內，且添加正庚烷，製備以下列化學式43表示之一聚合物(Mw=2,800，多分散性=1.31，n=5.1)。
合成例4：包含苯基之苝及己醇之共聚物合成
於具有一磁性攪拌器、一冷卻器，及一用於引入氮氣之管線之一500毫升的四頸燒瓶內，約70.1克(0.22莫耳)之苝甲醛及約30.4克之己醇與約230克之丙二醇單甲基醚乙酸酯於氮氣流動時混合及充份攪拌。約15分鐘後，約2.38克(0.013莫耳)之對-甲苯磺酸吡啶緩慢添加至反應物，然後，於100℃反應24小時。反應後，使用水以自反應物移除酸，且形成之反應物以一蒸發器濃縮。然後，經濃縮之反應物使用甲醇稀釋至具有15重量%之濃度。此溶液置於一1公升分液漏斗內，且添加正庚烷以移除包含單體之低分子量材料，製備一聚合物。於具有一磁性攪拌器、一冷卻器，及一用於引入氮氣之管線之一500毫升的四頸燒瓶內，約20克之聚合物與約223.4克之四氫呋喃於氮氣流動時混合及充份攪拌。約10分鐘後，約39.8毫升之藉由將1莫耳之苯基溴化鎂溶於THF而製備之溶液緩慢添加至反應物。混合物反應6小時。反應後，形成之產物以一蒸發器濃縮。然後，使用水及二氯甲烷以自其移除一鎂鹽。形成之反應物再次以一蒸發器濃縮至具有20重量%之濃度。此溶液置於一L公升分液漏斗內，且添加正庚烷而沈澱，獲得以下列化學式44表示之一聚合物(Mw=2,200，多分散性=1.41，n=4.2)。
合成實施例5：包含萘之蒄及2-萘甲醛之共聚物合成
於具有一磁性攪拌器、一冷卻器，及一用於引入氮氣之管線之一500毫升的四頸燒瓶內，約56.2克(0.22莫耳)之蒄甲醛及約31.9克之2-萘甲醛與約209克之丙二醇單甲基醚乙酸酯於氮氣流動時混合及充份攪拌。約15分鐘後，約1.62克(0.0085莫耳)之對-甲苯磺酸吡啶緩慢添加，且於130℃反應24小時。反應後，使用水以自反應物移除酸。形成之反應物以一蒸發器濃縮。然後，濃縮之反應物以甲醇稀釋至具有15重量%之濃度。此溶液置於一1公升分液漏斗內，且添加正庚烷以移除含有單體之低分子量材料，獲得一聚合物。於具有一磁性攪拌器、一冷卻器，及一用於引入氮氣之管線之一500毫升的四頸燒瓶內，約20克之聚合物與約235克之四氫呋喃(THF)於氮氣流動時混合及充份攪拌。約10分鐘後，41.8毫升之藉由將1莫耳之萘基溴化鎂溶於THF而製備之溶液緩慢添加至此反應物。混合物反應6小時。反應後，形成之反應物以一蒸發器濃縮。然後，使用水及二氯甲烷自反應物移除一鎂鹽。然後，形成之產物再次以一蒸發器蒸發至具有20重量%之濃度。此溶液被置於一1公升分液漏斗內，且添加正庚烷，製備以下列化學式45表示之一聚合物(Mw=2,100，多分散性=1.44，n=3.0)。
比較合成例1：亞茀基二酚及1,4-雙甲氧基甲基苯之共聚物合成
於具有一磁性攪拌器、一冷卻器、一300毫升之滴液方式的漏斗，及一用於引入氮氣之管線之一四頸燒瓶內，約8.75克(0.05莫耳)之a,a'-二氯-對-二甲苯及約26.66克之氯化鋁與約200克之γ-丁內酯於氮氣流動時混合及充份攪拌。約10分鐘後，約35.03克(0.10莫耳)之4,4'-(9-亞茀基)二酚溶於約200克之γ-丁內酯。溶液緩慢滴至前述反應物內持續30分鐘，且反應12小時。反應後，使用水自反應物移除酸。形成之產物以一蒸發器濃縮。然後，反應物以甲基戊基酮(MAK)及甲醇以MAK/甲醇=4/1之重量比率稀釋至具有15重量%之濃度。此溶液置於一3公升分液漏斗內，且添加正庚烷以移除含有單體之低分子量材料，獲得以下列化學式46表示之聚合物(Mw=12,000，多分散性=2.0，n=23)。
比較合成例2：1-羥基苝及對甲醛之共聚物合成
於具有一磁性攪拌器、一冷卻器，及一用於引入氮氣之管線之一500毫升的四頸燒瓶內，約109.2克(0.50莫耳)之1-羥基苝及約18.2克之對甲醛與約308克之丙二醇單甲基醚乙酸酯(PGMEA)於氮氣流動時混合及充份攪拌。約15分鐘後，約4.76克(0.025莫耳)之對-甲苯磺酸吡啶緩慢添加至反應物，且於100℃反應12小時。反應後，使用水自反應物移除酸。形成之產物以一蒸發器濃縮。然後，濃縮之反應物使用甲醇稀釋至具有15重量%之濃度。此溶液置於一1公升分液漏斗內，且添加正庚烷以移除含有單體之低分子量材料，製備以下列化學式47表示之一聚合物(Mw=2,100，多分散性=1.22，n=8.0)。
實施例1至5
依據合成例1至5之聚合物個別測量至1.0克。1.0克之每一聚合物、0.1克之以下列化學式38表示之交聯劑(Powderlink 1174)，及100毫克之對-甲苯磺酸吡啶溶於9克之環己酮。溶液被個別過濾而製備依據實施例1至5之樣品溶液。
[化學式38]
依據實施例1至5之樣品溶液個別旋轉塗覆於一矽晶圓上，且於200℃烘烤60秒，形成1500-厚之膜。
比較例1
1.0克之依據比較合成例1之聚合物，0.1克之交聯劑(Cymel 303)，及100毫克之對-甲苯磺酸吡啶溶於9克之PGMEA。溶液被過濾而製備一樣品溶液。
樣品溶液旋轉塗覆於一矽晶圓上，且於200℃烘烤60秒，形成1500-厚之膜。
比較例2
1.0克之依據比較合成例2之聚合物，0.1克之以先前之化學式38表示之交聯劑(Powderlink 1174)，及100毫克之對-甲苯磺酸吡啶溶於9克之環己酮。溶液被過濾而製備一樣品溶液。
樣品溶液旋轉塗覆於一矽晶圓上，且於200℃烘烤60秒，形成1500-厚之膜
折射率及消光係數之測量
製備之膜測量有關於折射率，n，及消光係數，k。測量係使用一橢圓偏光計(J. A. Woollam Co.)實施。結果係於下之第1表中提供。
如第1表所示，個別使用依據實施例1至5之樣品溶液製造之膜具有顯示可作為於ArF(193nm)波長之抗反射塗覆層之折射率及消光係數。再者，個別使用比較例1及2之樣品溶液製備之膜具有顯示可作為於ArF(193nm)波長之抗反射塗覆層之折射率及消光係數，此等膜具有比實施例1至5者更低之折射率。
圖案性質之評估
依據實施例1至5與比較例1及2之樣品溶液個別旋轉塗覆於一以鋁塗覆之矽晶圓上，且於200℃烘烤60秒，形成1500-厚之膜。
其次，一ArF光阻劑塗覆於膜上，且於110℃烘烤60秒。烘烤方法後，形成之產物使用ArF曝光設備(ASML1250(FN70 5.0活性，NA 0.82))曝光，且以四甲基氫氧化銨(具2.38重量%濃度之水溶液)顯影。然後，膜之一60nm線與間隔之圖案使用F(場發射)-SEM檢測。測量依曝光改變而定之EL(曝光寬容度)邊界及依距離光線之距離改變而定之DoF(焦深)邊界。結果係於下之第2表中提供。
依據比較例1及2之樣品溶液個別旋轉塗覆於一以鋁塗覆之晶圓上，且於200℃烘烤60秒，形成1500-厚之膜。其次，一ArF光阻劑塗覆於膜上，且於110℃烘烤60秒。於烘烤方法後，形成之產物使用ArF曝光設備(ASML1250(FN70 5.0活性，NA 0.82))曝光，且以四甲基氫氧化銨(2.38重量%濃度之水溶液)顯影。然後，此膜之一60nm線與間隔之圖案使用一FE(場發射)-SEM檢測。測量依曝光改變而定之EL(曝光寬容度)邊界及依距離光線之距離改變而定之DoF(焦深)邊界。結果係於下之第2表中提供。
如第2表所示，個別使用依據實施例1至5之樣品溶液製備之膜以圖案輪廓及邊界而言具有良好結果。相反地，個別使用依據比較例12之樣品溶液製備之膜以圖案輪廓或邊界而言具有相對較差結果，此係由在ArF(193nm)波長之吸收特性差異而造成。
蝕刻選擇性評估
依據實施例1至5與比較例1及2之樣品溶液個別旋轉塗覆於一以鋁塗覆之矽晶圓，且於200℃燃燒60秒製得一1500-厚之膜。然後，一ArF光阻劑塗覆於每一圖案化之膜上，且於110℃燃燒60秒，然後，使用ASML Co.製造之曝光設備(XT:1450G,NA 0.93)曝光，且以TMAH(2.38重量%之水溶液)顯影，形成一60nm線與間隔之圖案。
依據比較例1及2之樣品溶液個別旋轉塗覆於一以鋁塗覆之矽晶圓，且於200℃烘烤60秒，形成1500-厚之膜。然後，一ArF光阻劑塗覆於製得之膜上，且於110℃燃燒60秒，然後，使用ASML Co.製造之曝光設備(XT:1450G,NA 0.93)曝光，且以TMAH(2.38重量%之水溶液)顯影，形成一60nm線與間隔之圖案。
圖案化之樣本個別使用CHF3 /CF4 混合氣體乾式蝕刻，以及使用BCl3 /Cl2 混合氣體再次乾式蝕刻。最後，O2 氣體被用以移除所有有機材料剩餘物。形成之產物使用FE-SEM檢測有關於其截面。結果係於下之第3表中提供。
如第3表所示，藉由使用依據實施例1至5之樣品溶液製備之圖案化樣本具有良好蝕刻輪廓，此顯示其具有優異選擇性。相反地，藉由使用依據比較例1及2之樣品溶液製備之圖案化樣本於蝕刻評估結果之蝕刻輪廓變成具有一錐狀現象，此顯示其於蝕刻條件缺乏選擇性。
雖然本發明已針對現今被認為係實際例示實施例作說明，需瞭解本發明不限於所揭露之實施例，相反地，係意欲涵蓋於所附申請專利範圍之精神範圍內之各種修改及等化安排。

Claims (16)

  1. 一種用於底層之含芳香環的化合物，包含以下列化學式1-1及1-2表示之重複單元： 其中，於化學式1-1中，1m<190，p係1或2之一整數，Ar係一芳香環基團，X係一羥基基團(-OH)、一經取代或未經取代之C1至C10烷氧基基團，或一經取代或未經取代之C6至C30芳氧基基團，且Ra 係氫、一經取代或未經取代之C1至C10烷基基團、一經取代或未經取代之C3至C8環烷基基團、一經取代或未經取代之C6至C30芳基基團、一經取代或未經取代之C2至C10烯基基團，或一鹵素， 其中，於化學式1-2中，1n<190，且Rb 及Rc 係相同或不同，且係氫、一經取代或未經取代之C3至C8環烷基基團，或一經取代或未經取代之C6至C30芳基基團，但Rb 及Rc 不同時係氫。
  2. 如申請專利範圍第1項之含芳香環的化合物，其中，於化學式1-2中，1n<40。
  3. 如申請專利範圍第1項之含芳香環的化合物，其中，於化學式1-2中，1n<20。
  4. 如申請專利範圍第1項之含芳香環的化合物，其中，Ar係選自具下列化學式2至13之官能基團： 其中，於化學式2至13中，R1 至R44 每一者獨立地係氫、一羥基基團、一烷基基團、一芳基基團、一烯基基團，或一鹵素，且h1 至h44 獨立地係0至k-2(其中，k係相對應於每一芳香環之氫總數量)。
  5. 如申請專利範圍第1項之含芳香環的化合物，其中，該含芳香環的化合物具有2000至10,000之一重量平均分子量。
  6. 一種光阻劑之光阻底層組成物，包含一包括以化學式1-1及1-2表示之重複單元之含芳香環的化合物，以及一有機溶劑： 其中，於化學式1-1中，1m<190，p係1或2之一整數，Ar係一芳香環基團，X係一羥基基團(-OH)、一經取代或未經取代之C1至C10烷氧基基團，或一經取代或未經取代之C6至C30芳氧基基團，且Ra 係氫、一經取代或未經取代之C1至C10烷基基團、一經取代或未經取代之C3至C8環烷基基團、一經取代或未經取代之C6至C30芳基基團、一經取代或未經取代之C2至C10烯基基團，或一鹵素， 其中，於化學式1-2中，1n<190，且Rb 及Rc 係相同或不同，且係氫、一經取代或未經取代之C3至C8環烷基基團，或一經取代或未經取代之C6至C30芳基基團，但Rb 及Rc 不同時係氫。
  7. 如申請專利範圍第6項之光阻底層組成物，其中，於化學式1-2中，1n<40。
  8. 如申請專利範圍第6項之光阻底層組成物，其中，於化學式1-2中，1n<20。
  9. 如申請專利範圍第6項之光阻底層組成物，其中，該Ar係選自具下列化學式2至13之官能基團： 其中，於化學式2至13中，R1 至R44 每一者獨立地係氫、一羥基基團、一烷基基團、一芳基基團、一烯基基團，或一鹵素，且h1 至h44 獨立地係0至k-2(其中，k係相對應於每一芳香環之氫總數量)。
  10. 如申請專利範圍第6項之光阻底層組成物，其中，該含芳香環的化合物係以1至20重量%之一含量被包括。
  11. 如申請專利範圍第6項之光阻底層組成物，其中，該光阻底層組成物進一步包含一表面活性劑。
  12. 如申請專利範圍第6項之光阻底層組成物，其中，該光阻底層組成物進一步包含一交聯組份。
  13. 一種用於圖案化裝置之方法，包含：(a)於一基材上提供一材料層；(b)使用如申請專利範圍第6至12項中任一項之光阻底層組成物於該材料層上形成一光阻底層；(c)於該光阻底層上形成一光阻層；(d)將該基材上之該光阻層曝光；(e)將該經曝光之基材顯影；以及(f)蝕刻該經顯影之基材。
  14. 如申請專利範圍第13項之方法，其中，該方法進一步包含於形成該光阻層之處理步驟(c)前形成一含矽的光阻底層。
  15. 如申請專利範圍第13項之方法，其中，該方法進一步包含於處理步驟(c)前於該含矽之光阻底層上形成一底抗反射塗層(BARC)。
  16. 如申請專利範圍第13項之方法，其中，該裝置係一半導體積體電路裝置。
TW100115592A 2010-07-06 2011-05-04 用於光阻底層之含芳香環的化合物、含有其之光阻底層組成物及使用其圖案化裝置之方法 TWI443121B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20100064918A KR101400183B1 (ko) 2010-07-06 2010-07-06 레지스트 하층막용 방향족 고리 함유 화합물, 이를 포함하는 레지스트 하층막 조성물 및 이를 이용하는 소자의 패턴 형성 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201202295A TW201202295A (en) 2012-01-16
TWI443121B true TWI443121B (zh) 2014-07-01

Family

ID=45441373

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW100115592A TWI443121B (zh) 2010-07-06 2011-05-04 用於光阻底層之含芳香環的化合物、含有其之光阻底層組成物及使用其圖案化裝置之方法

Country Status (3)

Country Link
KR (1) KR101400183B1 (zh)
TW (1) TWI443121B (zh)
WO (1) WO2012005418A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101531610B1 (ko) 2011-12-30 2015-06-24 제일모직주식회사 하드마스크 형성용 조성물, 이를 이용한 패턴 형성 방법 및 상기 패턴을 포함하는 반도체 집적회로 디바이스
KR101566531B1 (ko) 2012-12-27 2015-11-05 제일모직 주식회사 하드마스크 조성물용 모노머, 상기 모노머를 포함하는 하드마스크 조성물 및 상기 하드마스크 조성물을 사용하는 패턴형성방법
KR101884447B1 (ko) * 2015-07-06 2018-08-01 삼성에스디아이 주식회사 모노머, 유기막 조성물, 유기막, 및 패턴형성방법
KR20180027989A (ko) * 2016-09-07 2018-03-15 동우 화인켐 주식회사 하드마스크용 조성물
KR102383692B1 (ko) * 2017-06-30 2022-04-05 동우 화인켐 주식회사 하드마스크용 조성물

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100671115B1 (ko) * 2005-05-09 2007-01-17 제일모직주식회사 반사방지성을 갖는 하드마스크 조성물
KR100866015B1 (ko) * 2007-05-25 2008-10-30 제일모직주식회사 반사방지 하드마스크 조성물 및 이를 이용한 재료의 패턴화방법
KR100908601B1 (ko) * 2007-06-05 2009-07-21 제일모직주식회사 반사방지 하드마스크 조성물 및 이를 이용한 기판상 재료의패턴화 방법
KR100930673B1 (ko) * 2007-12-24 2009-12-09 제일모직주식회사 반사방지 하드마스크 조성물　및　이를 이용한재료의　패턴화 방법

Also Published As

Publication number Publication date
WO2012005418A1 (ko) 2012-01-12
TW201202295A (en) 2012-01-16
KR101400183B1 (ko) 2014-05-30
KR20120004192A (ko) 2012-01-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI401264B (zh) 光阻下層聚合物、光阻下層組成物及使用其等之圖案化方法
TWI389932B (zh) 具有抗反射特性之硬質罩幕組成物及使用其將材料圖案化之方法
TWI424984B (zh) 用於光阻底層之含芳香環的化合物及光阻底層組成物
TWI405788B (zh) 具有抗反射特性之硬質罩幕組成物及使用其將材料圖案化之方法
TWI472551B (zh) 硬遮罩組成物和形成圖案之方法，以及包含該圖案之半導體積體電路元件（一）
KR100671115B1 (ko) 반사방지성을 갖는 하드마스크 조성물
KR101257697B1 (ko) 고탄소 함량을 가지는 방향족 고리 함유 중합체, 이를 포함하는 레지스트 하층막용 조성물 및 이를 이용한 재료의패턴화 방법
KR101156488B1 (ko) 하드마스크 층 형성용 조성물 및 이를 사용한 패턴화된 재료 형상의 제조방법
KR100671120B1 (ko) 신규 플루오렌 중합체 및 이를 이용한 반사방지성을 갖는하드마스크 조성물
JP5681208B2 (ja) レジスト下層膜用芳香族環含有重合体およびこれを含むレジスト下層膜組成物
KR100866015B1 (ko) 반사방지 하드마스크 조성물 및 이를 이용한 재료의 패턴화방법
KR101174086B1 (ko) 고분자, 고분자 조성물, 이를 포함하는 레지스트 하층막 조성물 및 이를 이용하는 재료의 패턴화 방법
TWI411628B (zh) 具有抗反射特性的底層組成物
TWI443121B (zh) 用於光阻底層之含芳香環的化合物、含有其之光阻底層組成物及使用其圖案化裝置之方法
KR20100080140A (ko) 고 내에칭성 방향족 고리 함유 중합체, 이를 포함하는 레지스트 하층막용 조성물 및 이를 이용한 재료의 패턴화 방법
TWI491986B (zh) 硬遮罩用組成物、使用該組成物形成圖案的方法，以及包括該圖案之半導體積體電路元件
US8617792B2 (en) Aromatic ring-containing polymer for resist underlayer, resist underlayer composition including the same, and method of patterning device using the same
KR101212676B1 (ko) 고분자, 고분자 조성물, 이를 포함하는 레지스트 하층막 조성물 및 이를 이용하는 재료의 패턴화 방법
WO2007139268A1 (en) Antireflective hardmask composition
KR101156487B1 (ko) 방향족 고리 함유 중합체, 이를 포함하는 레지스트 하층막용 조성물 및이를 이용한 재료의 패턴화 방법
KR101333702B1 (ko) 레지스트 하층막용 고분자, 이를 포함하는 레지스트 하층막 조성물 및소자의 패턴 형성 방법
KR100836675B1 (ko) 반사방지 하드마스크 조성물, 이를 이용한 패턴화된 재료형상의　제조방법 및 반도체 집적회로 디바이스
KR101174085B1 (ko) 고분자, 고분자 조성물, 이를 포함하는 레지스트 하층막 조성물 및 이를 이용하는 재료의 패턴화 방법
KR101212675B1 (ko) 고분자, 고분자 조성물, 이를 포함하는 레지스트 하층막 조성물 및 이를 이용하는 재료의 패턴화 방법