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(fā)明公開(kāi)了一種由以下化學(xué)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(xué)式1中，A、A'、A″、L、L'、X、X'、m、和n與在【具體實(shí)施方式】中的定義相同。[化學(xué)式1]
【專利說(shuō)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(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求于2013年6月26日提交到韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局的韓國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?10-2013-0073947、韓國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?10-2013-0073948、和韓國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?10-2013-0073949 的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，通過(guò)引用將其全部?jī)?nèi)容結(jié)合到本文中。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003] 公開(kāi)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(shù)】
[0004] 近來(lái)，半導(dǎo)體工業(yè)已經(jīng)發(fā)展為具有幾納米至幾十納米尺寸圖案的超精細(xì) (ultra-fine)技術(shù)。這種超精細(xì)技術(shù)需要有效的光刻技術(shù)。典型的光刻技術(shù)包括：在半導(dǎo) 體基板（基片，substrate)上設(shè)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(shù)包括：在半導(dǎo)體基板上設(shè)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(xì)圖案。 硬掩膜層起到中間層的作用，用于通過(guò)選擇蝕刻工藝將光致抗蝕劑的精細(xì)圖案轉(zhuǎn)移到材料 層。因此，要求硬掩膜層具有在多重蝕刻工藝過(guò)程中耐受的諸如耐蝕刻性等的特性。另一 方面，近來(lái)已經(jīng)提出了通過(guò)旋涂法而非化學(xué)氣相淀積形成硬掩膜層。旋涂法易于進(jìn)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(duì)抗間 隙填充特性和平面化特性的關(guān)系，所以需要滿足兩者的硬掩膜組合物。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] -個(gè)實(shí)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(xué)性、耐 熱性、以及耐蝕刻性，同時(shí)確保間隙填充特性和平面化特性。
[0006] 另一個(gè)實(shí)施方式提供了一種包括單體的硬掩膜組合物。
[0007] 又一個(gè)實(shí)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(jù)一個(gè)實(shí)施方式，提供了通過(guò)以下化學(xué)式1表示的用于硬掩膜組合物的單體。 [0009][化學(xué)式1]
[0010]

【權(quán)利要求】
1. 一種用于硬掩膜組合物的單體，由以下化學(xué)式1表示： [化學(xué)式1]
其中，在上述化學(xué)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(huán)基， A'和A"獨(dú)立地是取代或未取代的環(huán)基， X和X'獨(dú)立地是羥基、鹵素原子、含鹵素基團(tuán)、亞硫?；?、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(huán)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(huán)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(huán)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(dú)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(dú)立地是大于或等于0的整數(shù)，并且1彡m+n彡A的最大取代數(shù)， 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(gè)是取代的環(huán)基。
2. 根據(jù)權(quán)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(huán)基 是選自在以下組1至組3中列出的基團(tuán)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(dú)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(huán)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(tuán)、或它們的組合。
3. 根據(jù)權(quán)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(gè)是取代或未取代的多環(huán)芳族基團(tuán)。
4. 根據(jù)權(quán)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(gè)氫被以下各項(xiàng)取代：羥基、亞硫?；?、巰基、氰基、取代或未取代的氨基、鹵素原子、含鹵 素基團(tuán)、取代或未取代的C1至30烷氧基、或它們的組合。
5. 根據(jù)權(quán)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(xué) 式la至1〇中的一個(gè)表示：
[化學(xué)式la] [化學(xué)式lb] [化學(xué)式lc] [化學(xué)式Id] [化學(xué)式le] [化學(xué)式If]
[化學(xué)式lg] [化學(xué)式lh] [化學(xué)式li] [化學(xué)式lj] [化學(xué)式lk]
[化學(xué)式11] [化學(xué)式lm] [化學(xué)式In] [化學(xué)式1〇] 其中，在上述化學(xué)式la至1〇中， Xa至Xy獨(dú)立地是羥基、鹵素原子、含鹵素基團(tuán)、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(huán)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(huán)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(huán)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(dú)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(huán)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(dú)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(tuán)、或它們的組合。
6. 根據(jù)權(quán)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(xué)式1表示的單體，以及 溶劑： [化學(xué)式1]
其中，在上述化學(xué)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(huán)基， A'和A"獨(dú)立地是取代或未取代的環(huán)基， X和X'獨(dú)立地是羥基、鹵素原子、含鹵素基團(tuán)、亞硫?；?、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(huán)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(huán)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(huán)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(dú)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(dú)立地是大于或等于0的整數(shù)，并且1彡m+n彡A的最大取代數(shù)， 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(gè)是取代的環(huán)基。
8.根據(jù)權(quán)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(huán)基是選自在下 述組1至組3中列出的基團(tuán)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(dú)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(huán)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(tuán)、或它們的組合。
9. 根據(jù)權(quán)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(gè)是取代 或未取代的多環(huán)芳族基團(tuán)。
10. 根據(jù)權(quán)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(gè)氫被 以下各項(xiàng)取代：羥基、亞硫?；?、巰基、氰基、取代或未取代的氨基、鹵素原子、含鹵素基團(tuán)、 取代或未取代的C1至C30烷氧基、或它們的組合。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的硬掩膜組合物，其中，所述單體由下述化學(xué)式la至1〇中的 一個(gè)表不：
[化學(xué)式la] [化學(xué)式lb] [化學(xué)式lc] [化學(xué)式id]
[化學(xué)式le] [化學(xué)式If] [化學(xué)式lg] [化學(xué)式lh] [化學(xué)式li] [化學(xué)式lj]
[化學(xué)式lk] [化學(xué)式11] [化學(xué)式lm] [化學(xué)式In] [化學(xué)式1〇]
其中，在上述化學(xué)式la至1〇中， Xa至Xy獨(dú)立地是羥基、鹵素原子、含鹵素基團(tuán)、亞硫?；?、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(huán)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(huán)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(huán)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(dú)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(huán)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(dú)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(tuán)、或它們的組合。
12. 根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(shè)置材料層， 將權(quán)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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)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(jù)權(quán)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(hào)】C07D333/16GK104250228SQ201410163675
【公開(kāi)日】2014年12月31日 申請(qǐng)日期:2014年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月26日
【發(fā)明者】宋炫知, 金潤(rùn)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?jiān)? 李忠憲, 崔有廷, 洪承希 申請(qǐng)人:第一毛織株式會(huì)社