用于硬掩膜組合物的單體和包括該單體的硬掩膜組合物以及使用其形成圖案的方法
【專利摘要】本發明公開了一種由以下化學式1表示的用于硬掩膜組合物的單體、包括該單體的硬掩膜組合物、以及使用該硬掩膜組合物形成圖案的方法。在以下化學式1中，A、A'、A″、L、L'、X、X'、m、和n與在【具體實施方式】中的定義相同。[化學式1]
【專利說明】用于硬掩膜組合物的單體和包括該單體的硬掩膜組合物以 及使用其形成圖案的方法
[0001] 相關申請的交叉引用
[0002] 本申請要求于2013年6月26日提交到韓國知識產權局的韓國專利申請號 10-2013-0073947、韓國專利申請號 10-2013-0073948、和韓國專利申請號 10-2013-0073949 的優先權和權益，通過引用將其全部內容結合到本文中。
【技術領域】
[0003] 公開了一種用于硬掩膜組合物的單體、包括該單體的硬掩膜組合物以及使用該硬 掩膜組合物形成圖案的方法。
【背景技術】
[0004] 近來，半導體工業已經發展為具有幾納米至幾十納米尺寸圖案的超精細 (ultra-fine)技術。這種超精細技術需要有效的光刻技術。典型的光刻技術包括：在半導 體基板（基片，substrate)上設置材料層；在材料層上涂覆光致抗蝕劑層；曝光并且顯影光 致抗蝕劑層以提供光致抗蝕劑圖案；以及使用作為掩膜的光致抗蝕劑圖案蝕刻材料層。典 型的光刻技術包括：在半導體基板上設置材料層；在材料層上涂覆光致抗蝕劑層；曝光并 且顯影光致抗蝕劑層以提供光致抗蝕劑圖案；以及使用作為掩膜的光致抗蝕劑圖案蝕刻材 料層。因此，被稱為硬掩膜層的層可以形成在材料層和光致抗蝕劑層之間以提供精細圖案。 硬掩膜層起到中間層的作用，用于通過選擇蝕刻工藝將光致抗蝕劑的精細圖案轉移到材料 層。因此，要求硬掩膜層具有在多重蝕刻工藝過程中耐受的諸如耐蝕刻性等的特性。另一 方面，近來已經提出了通過旋涂法而非化學氣相淀積形成硬掩膜層。旋涂法易于進行，并且 也可以改善間隙填充特性和平面化特性。然而，硬掩膜層需要的耐蝕刻性通常具有對抗間 隙填充特性和平面化特性的關系，所以需要滿足兩者的硬掩膜組合物。
【發明內容】
[0005] -個實施方式提供了一種用于硬掩膜組合物的單體，其確保改善的耐化學性、耐 熱性、以及耐蝕刻性，同時確保間隙填充特性和平面化特性。
[0006] 另一個實施方式提供了一種包括單體的硬掩膜組合物。
[0007] 又一個實施方式提供了一種使用硬掩膜組合物形成圖案的方法。
[0008] 根據一個實施方式，提供了通過以下化學式1表示的用于硬掩膜組合物的單體。 [0009][化學式1]
[0010]
【權利要求】
1. 一種用于硬掩膜組合物的單體，由以下化學式1表示： [化學式1]
其中，在上述化學式1中， A選自取代或未取代的C1至C20亞烷基、取代或未取代的C2至C20亞烯基、取代或未 取代的C2至C20亞炔基、以及取代或未取代的環基， A'和A"獨立地是取代或未取代的環基， X和X'獨立地是羥基、鹵素原子、含鹵素基團、亞硫酰基、巰基、氰基、取代或未取代的 氨基、取代或未取代的C1至C30烷基、取代或未取代的C3至C30環烷基、取代或未取代的 C6至C30芳基、取代或未取代的C3至C30環烯基、取代或未取代的C1至C20烷基胺、取代 或未取代的C7至C20芳基烷基、取代或未取代的C1至C20雜烷基、取代或未取代的C2至 C30雜環烷基、取代或未取代的C2至C30雜芳基、取代或未取代的C1至C30烷氧基、取代或 未取代的C2至C30烯基、取代或未取代的C2至C30炔基、取代或未取代的C1至C20醛基、 取代或未取代的C1至C4烷基醚、取代或未取代的C7至C20芳基亞烷基醚、取代或未取代 的C1至C30鹵代烷基、取代或未取代的C1至C20烷基硼烷、取代或未取代的C6至C30芳 基硼烷、或它們的組合， L和L'獨立地是單鍵、取代或未取代的C1至C20亞烷基、取代或未取代的C6至C30亞 芳基、或它們的組合，以及 m和η獨立地是大于或等于0的整數，并且1彡m+n彡A的最大取代數， 其中，在A'和A"不包含任何雜原子的情況下，A'和A"中的至少一個是取代的環基。
2. 根據權利要求1所述的用于硬掩膜組合物的單體，其中，所述取代或未取代的環基 是選自在以下組1至組3中列出的基團中的一種： [組1]
[組2]
[組3]
其中，在所述組2和組3中， Z1和Z2獨立地是單鍵、取代或未取代的C1至C20亞烷基、取代或未取代的C3至C20亞 環烷基、取代或未取代的C6至C20亞芳基、取代或未取代的C2至C20雜亞芳基、取代或未 取代的C2至C20亞烯基、取代或未取代的C2至C20亞炔基、C = 0、NR、氧（0)、硫（S)、或它 們的組合， Z3是氮（N)、CR、或它們的組合，以及 R是氫、取代或未取代的C1至C10烷基、鹵素原子、含鹵素基團、或它們的組合。
3. 根據權利要求1所述的用于硬掩膜組合物的單體，其中，所述A、A'、和A"中的至少 一個是取代或未取代的多環芳族基團。
4. 根據權利要求1所述的用于硬掩膜組合物的單體，其中，所述A、A'、或A"中的至少 一個氫被以下各項取代：羥基、亞硫酰基、巰基、氰基、取代或未取代的氨基、鹵素原子、含鹵 素基團、取代或未取代的C1至30烷氧基、或它們的組合。
5. 根據權利要求1所述的用于硬掩膜組合物的單體，其中，所述單體由選自下述化學 式la至1〇中的一個表示：
[化學式la] [化學式lb] [化學式lc] [化學式Id] [化學式le] [化學式If]
[化學式lg] [化學式lh] [化學式li] [化學式lj] [化學式lk]
[化學式11] [化學式lm] [化學式In] [化學式1〇] 其中，在上述化學式la至1〇中， Xa至Xy獨立地是羥基、鹵素原子、含鹵素基團、亞硫酰基、巰基、氰基、取代或未取代的 氨基、取代或未取代的C1至C30烷基、取代或未取代的C3至C30環烷基、取代或未取代的 C6至C30芳基、取代或未取代的C3至C30環烯基、取代或未取代的Cl至C20烷基胺、取代 或未取代的C7至C20芳基烷基、取代或未取代的C1至C20雜烷基、取代或未取代的C2至 C30雜環烷基、取代或未取代的C2至C30雜芳基、取代或未取代的C1至C30烷氧基、取代或 未取代的C2至C30烯基、取代或未取代的C2至C30炔基、取代或未取代的C1至C20醛基、 取代或未取代的C1至C4烷基醚、取代或未取代的C7至C20芳基亞烷基醚、取代或未取代 的C1至C30鹵代烷基、取代或未取代的C1至C20烷基硼烷、取代或未取代的C6至C30芳 基硼烷、或它們的組合， Ze、Zd、Z% Zg、ZhjP Z1獨立地是單鍵、取代或未取代的C1至C20亞烷基、取代或未取代 的C3至C20亞環烷基、取代或未取代的C6至C20亞芳基、取代或未取代的C2至C20雜亞 芳基、取代或未取代的C2至C20亞烯基、取代或未取代的C2至C20亞炔基、C = 0、NR、氧 (0)、硫（S)、或它們的組合， Za、ZbjP Zf獨立地是氮（N)、CR、或它們的組合，以及 R是氫、取代或未取代的C1至C10烷基、鹵素原子、含鹵素基團、或它們的組合。
6. 根據權利要求1所述的用于硬掩膜組合物的單體，其中，所述單體具有200至5, 000 的分子量。
7. -種硬掩膜組合物，包括： 由下述化學式1表示的單體，以及 溶劑： [化學式1]
其中，在上述化學式1中， A選自取代或未取代的C1至C20亞烷基、取代或未取代的C2至C20亞烯基、取代或未 取代的C2至C20亞炔基、以及取代或未取代的環基， A'和A"獨立地是取代或未取代的環基， X和X'獨立地是羥基、鹵素原子、含鹵素基團、亞硫酰基、巰基、氰基、取代或未取代的 氨基、取代或未取代的C1至C30烷基、取代或未取代的C3至C30環烷基、取代或未取代的 C6至C30芳基、取代或未取代的C3至C30環烯基、取代或未取代的C1至C20烷基胺、取代 或未取代的C7至C20芳基烷基、取代或未取代的C1至C20雜烷基、取代或未取代的C2至 C30雜環烷基、取代或未取代的C2至C30雜芳基、取代或未取代的C1至C30烷氧基、取代或 未取代的C2至C30烯基、取代或未取代的C2至C30炔基、取代或未取代的C1至C20醛基、 取代或未取代的C1至C4烷基醚、取代或未取代的C7至C20芳基亞烷基醚、取代或未取代 的C1至C30鹵代烷基、取代或未取代的C1至C20烷基硼烷、取代或未取代的C6至C30芳 基硼烷、或它們的組合， L和L'獨立地是單鍵、取代或未取代的C1至C20亞烷基、取代或未取代的C6至C30亞 芳基、或它們的組合，以及 m和η獨立地是大于或等于0的整數，并且1彡m+n彡A的最大取代數， 其中，在A'和A"不包含任何雜原子的情況下，A'和A"中的至少一個是取代的環基。
8.根據權利要求7所述的硬掩膜組合物，其中，所述取代或未取代的環基是選自在下 述組1至組3中列出的基團中的一種： [組1]
[組2]
[組3]
其中，在所述組2和組3中， Z1和Z2獨立地是單鍵、取代或未取代的C1至C20亞烷基、取代或未取代的C3至C20亞 環烷基、取代或未取代的C6至C20亞芳基、取代或未取代的C2至C20雜亞芳基、取代或未 取代的C2至C20亞烯基、取代或未取代的C2至C20亞炔基、C = 0、NR、氧（0)、硫（S)、或它 們的組合， Z3是氮（N)、CR、或它們的組合，以及 R是氫、取代或未取代的C1至C10烷基、鹵素原子、含鹵素基團、或它們的組合。
9. 根據權利要求7所述的硬掩膜組合物，其中，所述A、A'、和A"中的至少一個是取代 或未取代的多環芳族基團。
10. 根據權利要求9所述的硬掩膜組合物，其中，所述A、A'、或A"中的至少一個氫被 以下各項取代：羥基、亞硫酰基、巰基、氰基、取代或未取代的氨基、鹵素原子、含鹵素基團、 取代或未取代的C1至C30烷氧基、或它們的組合。
11. 根據權利要求7所述的硬掩膜組合物，其中，所述單體由下述化學式la至1〇中的 一個表不：
[化學式la] [化學式lb] [化學式lc] [化學式id]
[化學式le] [化學式If] [化學式lg] [化學式lh] [化學式li] [化學式lj]
[化學式lk] [化學式11] [化學式lm] [化學式In] [化學式1〇]
其中，在上述化學式la至1〇中， Xa至Xy獨立地是羥基、鹵素原子、含鹵素基團、亞硫酰基、巰基、氰基、取代或未取代的 氨基、取代或未取代的C1至C30烷基、取代或未取代的C3至C30環烷基、取代或未取代的 C6至C30芳基、取代或未取代的C3至C30環烯基、取代或未取代的C1至C20烷基胺、取代 或未取代的C7至C20芳基烷基、取代或未取代的C1至C20雜烷基、取代或未取代的C2至 C30雜環烷基、取代或未取代的C2至C30雜芳基、取代或未取代的C1至C30烷氧基、取代或 未取代的C2至C30烯基、取代或未取代的C2至C30炔基、取代或未取代的C1至C20醛基、 取代或未取代的C1至C4烷基醚、取代或未取代的C7至C20芳基亞烷基醚、取代或未取代 的C1至C30鹵代烷基、取代或未取代的C1至C20烷基硼烷、取代或未取代的C6至C30芳 基硼烷、或它們的組合， Ze、Zd、Z% Zg、ZhjP Z1獨立地是單鍵、取代或未取代的C1至C20亞烷基、取代或未取代 的C3至C20亞環烷基、取代或未取代的C6至C20亞芳基、取代或未取代的C2至C20雜亞 芳基、取代或未取代的C2至C20亞烯基、取代或未取代的C2至C20亞炔基、C = 0、NR、氧 (0)、硫（S)、或它們的組合， Za、ZbjP Zf獨立地是氮（N)、CR、或它們的組合，以及 R是氫、取代或未取代的C1至C10烷基、鹵素原子、含鹵素基團、或它們的組合。
12. 根據權利要求7所述的硬掩膜組合物，其中，所述單體具有200至5, 000的分子量。
13. 根據權利要求7所述的硬掩膜組合物，其中，基于所述硬掩膜組合物的總量，包括 0. 1至50wt%的量的所述單體。
14. 一種形成圖案的方法，包括： 在基板上設置材料層， 將權利要求1所述的硬掩膜組合物施加到所述材料層上， 熱處理所述硬掩膜組合物以形成硬掩膜層， 在所述硬掩膜層上形成含硅薄層， 在所述含硅薄層上形成光致抗蝕劑層， 曝光并且顯影所述光致抗蝕劑層以形成光致抗蝕劑圖案，以及 使用所述光致抗蝕劑圖案選擇性地除去所述含硅薄層和所述硬掩膜層以曝光所述材 料層的一部分，以及 蝕刻所述材料層的曝光部分。
15. 根據權利要求14所述的方法，其中，使用旋涂法施加所述硬掩膜組合物。
16. 根據權利要求14所述的方法，其中，形成硬掩膜層的方法包括在KKTC至500°C的 熱處理。
17. 根據權利要求14所述的方法，進一步包括在所述含硅薄層上形成下部抗反射涂層 (BARC)。
18.根據權利要求17所述的方法，其中，所述含硅薄層包括氮氧化硅（SiON)。
【文檔編號】C07D333/16GK104250228SQ201410163675
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年4月22日 優先權日:2013年6月26日
【發明者】宋炫知, 金潤俊, 金古恩, 金永珉, 金惠廷, 文俊憐, 樸曜徹, 樸裕信, 樸惟廷, 辛乘旭, 尹龍云, 李忠憲, 崔有廷, 洪承希 申請人:第一毛織株式會社