CN103896736A - 用于硬掩模组合物的单体和包含单体的硬掩模组合物及使用硬掩模组合物形成图案的方法 - Google Patents
用于硬掩模组合物的单体和包含单体的硬掩模组合物及使用硬掩模组合物形成图案的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103896736A CN103896736A CN201310300799.1A CN201310300799A CN103896736A CN 103896736 A CN103896736 A CN 103896736A CN 201310300799 A CN201310300799 A CN 201310300799A CN 103896736 A CN103896736 A CN 103896736A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- chemical formula
- hard mask
- monomer
- unsubstituted
- mask compositions
- 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.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C33/00—Unsaturated compounds having hydroxy or O-metal groups bound to acyclic carbon atoms
- C07C33/26—Polyhydroxylic alcohols containing only six-membered aromatic rings as cyclic part
-
- 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
- G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
- G03F1/68—Preparation processes not covered by groups G03F1/20 - G03F1/50
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C43/00—Ethers; Compounds having groups, groups or groups
- C07C43/02—Ethers
- C07C43/20—Ethers having an ether-oxygen atom bound to a carbon atom of a six-membered aromatic ring
- C07C43/23—Ethers having an ether-oxygen atom bound to a carbon atom of a six-membered aromatic ring containing hydroxy or O-metal groups
-
- 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
- G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
- G03F1/50—Mask blanks not covered by G03F1/20 - G03F1/34; Preparation thereof
-
- 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
- G03F7/0035—Multiple processes, e.g. applying a further resist layer on an already in a previously step, processed pattern or textured surface
-
- 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
- G03F7/075—Silicon-containing compounds
- G03F7/0752—Silicon-containing compounds in non photosensitive layers or as additives, e.g. for dry lithography
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/004—Photosensitive materials
- G03F7/09—Photosensitive materials characterised by structural details, e.g. supports, auxiliary layers
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/20—Exposure; Apparatus therefor
-
- 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
- G03F7/26—Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
- G03F7/265—Selective reaction with inorganic or organometallic reagents after image-wise exposure, e.g. silylation
-
- 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
- G03F7/26—Processing photosensitive materials; Apparatus therefor
- G03F7/40—Treatment after imagewise removal, e.g. baking
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
- H01L21/0271—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
- H01L21/0271—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers
- H01L21/0273—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising organic layers characterised by the treatment of photoresist layers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Architecture (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials For Photolithography (AREA)
- Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
本发明公开了用于硬掩模组合物的单体和包含单体的硬掩模组合物及使用硬掩模组合物形成图案的方法。用于硬掩模组合物的单体,由下面化学式1表示,其中在化学式1中,A0、A1、A2、L1、L1′、L2、L2′、X1、X2、m和n与具体实施方式中相同。[化学式1]
Description
相关申请的引用
本申请要求于2012年12月27日提交于韩国知识产权局的韩国专利申请号10-2012-0155330的优先权和权益,其全部内容引入本文以供参考。
技术领域
公开了用于硬掩模组合物的单体,包含所述单体的硬掩模组合物,以及使用所述硬掩模组合物形成图案的方法。
背景技术
最近,半导体工业已开发出具有数纳米至几十纳米尺寸图案的超细技术。这种超细技术基本上需要高效的光刻技术。
所述典型的光刻技术包括在半导体衬底上提供材料层;在其上涂覆光致抗蚀剂层;对其曝光和显影以提供光致抗蚀剂图案;并使用所述光致抗蚀剂图案作为掩模来蚀刻所述材料层。
如今,根据有待形成的图案的小尺寸,仅通过上述典型的光刻技术很难提供具有优异轮廓的精细图案。因此,可以在所述材料层和所述光致抗蚀剂层之间形成一种层,称为硬掩模层,从而提供精细图案。
最近,已建议使用旋涂来形成硬掩模层的方法(替代化学气相沉积)。
所述硬掩模层起到通过选择性蚀刻过程,将光致抗蚀剂的精细图案转移至所述材料层的中间层的作用。因此,需要所述硬掩模层具有多种特性,例如耐化学性,和耐蚀刻性或在多个蚀刻过程中有待耐受的类似特性。此外,需要对于短波长图像辐射射线的耐受性。
发明内容
一种实施方式提供了用于硬掩模组合物的单体,其具有改进的光学性能、耐蚀刻性,和耐化学性。
另一种实施方式提供了包含所述单体的硬掩模组合物。
又一种实施方式提供了使用所述硬掩模组合物形成图案的方法。
根据一种实施方式,提供了由下面化学式1表示的用于硬掩模组合物的单体。
[化学式1]
在上面化学式1中,
A0为取代的或未取代的多环芳基,
A1和A2各自独立地为取代的或未取代的C6至C20芳基,
L1、L1′、L2和L2′各自独立地为单键或取代的或未取代的C1至C6亚烷基,
X1和X2各自独立地为氢、羟基、亚硫酰基、硫醇基、氰基、取代的或未取代的氨基、取代的或未取代的C1至C30烷基,取代的或未取代的C1至C20烷基胺基,或取代的或未取代的C1至C30烷氧基,以及
m和n独立地为0至6的整数。
m和n不同时为0。
在上面的化学式1中,所述A0可以选自下面组1。
[组1]
在上面化学式1中,所述A1和A2各自独立地为取代的或未取代的苯基、萘基,或联苯基。
在所述化学式1中,所述单体可以由下面化学式1-1、1-2、1-3、1-4、1-5或1-6之一表示。
[化学式1-1]
[化学式1-2]
[化学式1-3]
[化学式1-4]
[化学式1-5]
[化学式1-6]
在所述化学式1-1、1-2、1-3、1-4、1-5、和1-6中,
L1a、L1b、L1c、L1d、L1e、L1f、L2a、L2b、L2c、L2d、L2e、L2f、L1a′、L1b′、L1c′、L1d′、L1e′、L1f′、L2a′、L2b′、L2c′、L2d′、L2e′和L2f′各自独立地为单键或取代的或未取代的C1至C6亚烷基,以及
X1a、X1b、X1c、X1d、X1e、X1f、X2a、X2b、X2c、X2d、X2e和X2f各自独立地为氢、羟基、亚硫酰基、硫醇基、氰基、取代的或未取代的氨基、取代的或未取代的C1至C30烷基,取代的或未取代的C1至C20烷基胺基,或取代的或未取代的C1至C30烷氧基。
所述单体可以由下面化学式1aa、1bb、1cc、1dd、1ee、1ff,或1gg表示。
[化学式1aa]
[化学式1bb]
[化学式1cc]
[化学式1dd]
[化学式1ee]
[化学式1ff]
[化学式1gg]
用于硬掩模组合物的所述单体可具有500至5,000的分子量。
根据另一种实施方式,提供了包含所述单体和溶剂的硬掩模组合物。
基于所述硬掩模组合物的总量,能够以1至50wt%的量包括所述单体。
根据又一种实施方式,提供了形成图案的方法,该方法包括在衬底上提供材料层、在所述材料层上施加所述硬掩模组合物、热处理所述硬掩模组合物以提供硬掩模层、在所述硬掩模层上形成含硅薄层、在所述含硅薄层上形成光致抗蚀剂层、曝光并显影所述光致抗蚀剂层以形成光致抗蚀剂图案、使用所述光致抗蚀剂图案选择性地去除所述含硅薄层和所述硬掩模层以暴露所述材料层的一部分,并蚀刻所述材料层的暴露部分。
可以使用旋涂方法来施加所述硬掩模组合物。
可以通过在100℃至500℃下热处理所述硬掩模组合物来形成所述硬掩模层。
根据一种实施方式,可以保证改进的光学性能、耐蚀刻性,和耐化学性。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的示例性实施方式。然而,这些实施方式仅是示例性的,并不是限制本发明。如本领域技术人员应当理解的,能够以各种不同方式修改所描述的实施方式,所有这些都不偏离本发明的精神或范围。
如本文所用,当没有另外提供定义时,术语“取代的”是指用选自以下的至少一个取代基来取代化合物的氢:卤素(F、Cl、Br,或I)、羟基、烷氧基、硝基、氰基、氨基、叠氮基、脒基、肼基、亚肼基、羰基、氨甲酰基、硫醇基、酯基,羧基或其盐、磺酸基或其盐、磷酸基或其盐、C1至C20烷基、C2至C20烯基、C2至C20炔基、C6至C30芳基、C7至C30芳烷基、C1至C4烷氧基、C1至C20杂烷基、C3至C20杂芳烷基、C3至C30环烷基、C3至C15环烯基、C6至C15环炔基、C2至C30杂环烷基、以及它们的组合。
如本文所用的,当没有另外提供定义时,前缀“杂”是指包含选自N、O、S,和P的1至3个杂原子的情况。
下面,描述了根据一种实施方式的用于硬掩模组合物的单体。
可以提供下面化学式1来表示根据一种实施方式的用于硬掩模组合物的单体。
[化学式1]
在上面化学式1中,
A0为取代的或未取代的多环芳基,
A1和A2各自独立地为取代的或未取代的C6至C20芳基,
L1、L1′、L2和L2′各自独立地为单键或取代的或未取代的C1至C6亚烷基,
X1和X2各自独立地为氢、羟基、亚硫酰基、硫醇基、氰基、取代的或未取代的氨基、取代的或未取代的C1至C30烷基,取代的或未取代的C1至C20烷基胺基,或取代的或未取代的C1至C30烷氧基,以及
m和n独立地为0至6的整数。
m和n不同时为0。
在上面化学式1中,连接至A0、A1、和A2的取代基并不限于A0、A1、和A2的特定环,而是可以取代在A0、A1、和A2的所有环上的氢。
所述单体在核心的羟基两侧具有多环芳基。
所述单体具有上述结构,因此,可以具有刚性特征,特别是在小于或等于约248nm的短波长区域具有优异的耐受性。
所述多环芳基可以选自下面组1。
[组1]
所述单体在核心具有羟基,并且针对取代基的每个羟基在核心的两侧,并因此,由于羟基的缩合反应可进行放大交联并可以提供优异的交联特性。
因此,所述单体交联成聚合物持续非常短的时间(尽管在相对低的温度下进行热处理),从而具有硬掩模层所需要的优异的机械特性、耐热性、耐化学性,和耐蚀刻性。
此外,所述单体包括多个针对取代基的羟基,并在溶剂中具有高溶解性,因此,可以制备成溶液并使用旋涂方法来形成硬掩模层。
所述单体具有针对取代基的取代的或未取代的芳环基,因此具有优异的耐蚀刻性。
在上面化学式1中,由A1和A2表示的取代基的芳环基具有C6至C20。
取代基的芳环基可以各自独立地为取代的或未取代的苯基、萘基、联苯基。
取代基的芳环基可包括羟基。因此,可以同时保证改进的耐蚀刻性和溶解性。
例如,所述单体可以由下面化学式1-1、1-2、1-3、1-4、1-5,或1-6之一来表示。
[化学式1-1]
[化学式1-2]
[化学式1-3]
[化学式1-4]
[化学式1-5]
[化学式1-6]
在所述化学式1-1、1-2、1-3、1-4、1-5、和1-6中,
L1a、L1b、L1c、L1d、L1e、L1f、L2a、L2b、L2c、L2d、L2e、L2f、L1a′、L1b′、L1c′、L1d′、L1e′、L1f′、L2a′、L2b′、L2c′、L2d′、L2e′和L2f′各自独立地为单键或取代的或未取代的C1至C6亚烷基,以及
X1a、X1b、X1c、X1d、X1e、X1f、X2a、X2b、X2c、X2d、X2e和X2f各自独立地为氢、羟基、亚硫酰基、硫醇基、氰基、取代的或未取代的氨基、取代的或未取代的C1至C30烷基,取代的或未取代的C1至C20烷基胺基,或取代的或未取代的C1至C30烷氧基。
例如,所述单体可以由下面化学式1aa、1bb、1cc、1dd、1ee、1ff,或1gg表示。
[化学式1aa]
[化学式1bb]
[化学式1cc]
[化学式1dd]
[化学式1ee]
[化学式1ff]
[化学式1gg]
用于硬掩模组合物的所述单体可具有500至5,000的分子量。当所述单体分子量在上述范围内时,改进了针对溶剂具有高碳含量的单体的溶解度,并且通过旋涂可以获得改进的薄层。
下面,描述了根据一种实施方式的硬掩模组合物。
根据另一种实施方式,提供了包含所述单体和溶剂的硬掩模组合物。
所述单体与上述的相同,可以单独使用一种单体并且可以混合两种或更多种单体。
所述溶剂可以是针对单体具有足够的溶解性或分散性的任何一种,并且可以例如选自以下至少一种:丙二醇、二乙酸丙二醇酯、甲氧基丙二醇、二甘醇、二甘醇丁醚、三(乙二醇)单甲醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚乙酸酯、环己酮、乳酸乙酯、γ-丁内酯、甲基吡咯烷酮、乙酰丙酮,和3-乙氧基丙酸乙酯。
基于所述硬掩模组合物的总量,可包含1至50wt%量的所述单体。当所述单体包含在上述范围内时,可以获得涂覆薄层的厚度。
所述硬掩模组合物可进一步包括表面活性剂。
所述表面活性剂可以包括,例如,烷基苯磺酸盐、烷基吡啶鎓盐、聚乙二醇,或季铵盐,但并不限于此。
基于按重量计100份所述硬掩模组合物,可包含按重量计0.001至3份的量的所述表面活性剂。在该量范围内,可以保证溶解度而不改变所述硬掩模组合物的光学特性。
下面,描述了通过使用所述硬掩模组合物形成图案的方法。
根据一种实施方式,形成图案的方法包括在衬底上提供材料层、在所述材料层上应用包含单体和溶剂的硬掩模组合物、热处理所述硬掩模组合物以提供硬掩模层、在所述硬掩模层上形成含硅薄层、在所述含硅薄层上形成光致抗蚀剂层、曝光并显影所述光致抗蚀剂层以形成光致抗蚀剂图案、使用所述光致抗蚀剂图案选择性地去除所述含硅薄层和所述硬掩模层以暴露所述材料层的一部分并蚀刻所述材料层的暴露部分。
所述衬底可以是例如,硅晶片、玻璃衬底,或聚合物衬底。
所述材料层是有待最终形成图案的材料,例如金属层(如铝层和铜层),半导体层(如硅层),或绝缘层(如氧化硅层和氮化硅层)。可以通过一种方法(如化学气相沉积(CVD)法),形成所述材料层。
可以热处理所述硬掩模组合物,如100至500℃持续10秒至10分钟。在热处理过程中,所述单体可能引起自交联和/或相互交联反应。
可以在所述硬掩模层上进一步形成辅助层。所述辅助层可以是含硅薄层,并且所述含硅薄层可以是,如氮化硅或氧化硅。
在所述含硅薄层上可以进一步形成底部抗反射涂层(BARC)。
可以使用,如ArF、KrF,或EUV来曝光所述光致抗蚀剂层。在曝光后,可以在100℃至500℃下进行热处理。
可以使用蚀刻气体通过干蚀刻工艺,进行所述材料层的曝光部分的蚀刻过程,所述蚀刻气体可以是,如CHF3、CF4、Cl2、BCl3,及其混合气体。
所述蚀刻的材料层能够以多种图案形成,并且所述多种图案可以是金属图案、半导体图案、绝缘图案等,如半导体集成电路设备的多样化图案。
下面,参考实施例更详细地说明本发明。然而,它们是本发明的示例性实施方式而并非限制性的。
单体的合成
合成实施例1
将芘(嵌二萘,pyrene)(40.5g,200mmol)、乙酰氯(15.7g,200mmol),和二氯乙烷(405.0g)放入烧瓶中并溶解。缓慢地向其中加入氯化铝(AlCl3,26.7g,200mmol),在室温下搅拌所得物24小时。当该反应完成时,将搅拌的产物冷却到室温,并且向其中加入氢氧化钾水溶液进行中和。然后,分离并浓缩其中产生的有机层,获得48.1g化合物(II)。该化合物的产率为98.3%。
将化合物II(24.3g,100mmol)、次氯酸钠(29.8g,400mmol)、吡啶(23.7g,300mmol),和二氯乙烷(243.3g)放入烧瓶中并溶解。在80℃下加热所述溶液并搅拌24小时,并向其中加入HCl水溶液进行中和。然后,分离并浓缩有机层,获得19.2g(产率78.4%)化合物(III)。
将所述化合物III(24.6g,100mmol)、草酰氯(15.23g,120mmol),和DMF(0.08g,1mmol)加入至246g二氯乙烷中并溶解在其中。在60℃下加热所述溶液并搅拌12小时。当该反应完成时,将搅拌的溶液冷却至室温。然后,将氢氧化钾水溶液加入至冷却产物中进行中和。之后,分离并浓缩有机层,获得22.7g化合物IV(产率85.8%)。
将所述化合物IV(26.5g,100mmol),芘(40.5g,200mmol),和二氯乙烷(265g)放入烧瓶中并溶解。然后,将氯化铝(AlCl3,26.7g,200mmol)缓慢地加入至该溶液中,并加热混合物至40℃并搅拌24小时。当该反应完成时,冷却所述搅拌的溶液至室温,并向其中加入氢氧化钾水溶液进行中和。然后,分离并浓缩有机层,获得37.6g(产率87.2%)化合物V。
在烧瓶中,将所述化合物V(43.0g,100mmol)和苯甲酰氯(28g,200mmol)加入至二氯乙烷(403g)中并溶解在其中。向其中缓慢加入氯化铝(AlCl3,26.7g,200mmol),并将混合物加热至80℃并搅拌24小时。
当该反应完成时,冷却所述搅拌的溶液至室温,并向其中加入氢氧化钾水溶液进行中和。然后,分离并浓缩有机层,获得44.6g(产率69.9%)化合物VI。
将所述化合物VI(63.9g,100mmol)溶解在639g甲醇水溶液中。向其中缓慢地加入硼氢化钠(38.83g,1.0mol),并搅拌该混合物24小时。当该反应完成时,向该搅拌的溶液中加入10%HCl水溶液进行中和,然后,向其中加入乙酸乙酯进行萃取。之后,在减压下浓缩其中萃取的有机层,获得58.3g由下面化学式1aa表示的化合物。该化合物的产率为90.4%。
[化学式1aa]
合成实施例2
根据与合成实施例1相同的方法来合成化合物,除了使用萘酰氯替代苯甲酰氯。
所述化合物由下面化学式1bb表示。该化合物的产率为79.2%。
[化学式1bb]
合成实施例3
根据与合成实施例1相同的方法来合成化合物,除了使用4-甲氧基苯甲酰氯替代苯甲酰氯。所述化合物由下面化学式1cc表示。该化合物的产率为87.0%。
[化学式1cc]
合成实施例4
根据与合成实施例1相同的方法来合成化合物,除了使用苯甲酰氯(100mmol)和萘酰氯(100mmol)的混合物替代苯甲酰氯。所述化合物由下面化学式1dd表示。该化合物的产率为85.3%。
[化学式1dd]
合成实施例5
根据与合成实施例1相同的方法来合成化合物,除了使用二萘嵌苯替代芘。所述化合物由下面化学式1ee表示。该化合物的产率为77.3%。
[化学式1ee]
合成实施例6
根据与合成实施例1相同的方法来合成化合物,除了使用苯并二萘嵌苯替代芘。所述化合物由下面化学式1ff表示。该化合物的产率为71.9%。
[化学式1ff]
合成实施例7
根据与合成实施例1相同的方法来合成化合物,除了使用六苯并苯替代芘。所述化合物由下面化学式1gg表示。该化合物的产率为65.8%。
[化学式1gg]
比较合成例1
第一步:傅-克酰基化(Friedel-Craft Acylation)
将芘10.0g(0.0495mol)、苯甲酰氯13.9g(0.0989mol)、和87g1,2-二氯乙烷放入烧瓶中。在室温下,向该溶液中缓慢地加入13.2g(0.0989mol)氯化铝,并加热该混合物至60℃并搅拌8小时。当该反应完成时,将甲醇加入至所述溶液。然后过滤其中生成的沉淀物,获得二苯甲酰芘。
第二步:还原
将5.00g(0.0122mol)二苯甲酰芘和57g四氢呋喃放入烧瓶中。接着,将4.60g(0.122mol)硼氢化钠水溶液缓慢加入至该溶液中,并在室温下搅拌混合物24小时。当该反应完成时,使用5%氯化氢溶液中和搅拌的反应物至pH7,然后用乙酸乙酯萃取并干燥,获得由下面化学式2表示的化合物。
[化学式2]
比较合成例2
根据与比较合成例1相同的方法来合成化合物,除了使用萘酰氯代替苯甲酰氯。所述化合物由下面化学式3表示。
[化学式3]
比较合成例3
根据与比较合成例1相同的方法来合成化合物,除了使用苯甲酰氯和萘酰氯的混合物代替苯甲酰氯。所述化合物由下面化学式4表示。
[化学式4]
比较合成例4
根据与比较合成例1相同的方法来合成化合物,除了使用苯并二萘嵌苯代替芘。所述化合物由下面化学式5表示。
[化学式5]
硬掩模组合物的制备
实施例1至7
将1g合成实施例1至7的每种化合物分别溶解在9g丙二醇单甲基醚乙酸酯(PGMEA)中,并过滤该溶液,从而制备硬掩模组合物。
比较例1至4
将1g根据比较例1至4的每种化合物分别溶解在在9g丙二醇单甲基醚乙酸酯(PGMEA)中,并过滤该溶液,从而制备硬掩模组合物。
评价1:光学特性
将根据实施例1至7和比较例1至4的硬掩模组合物分别旋涂在硅晶片上,然后在200℃下烘烤60秒以形成厚的硬掩模层。通过使用偏振光椭圆率测量仪(Ellipsometer)(J.A.Woollam公司)测量每个硬掩模层的折射率(n)和消光系数(k)。
表1显示了所述结果。
[表1]
参照表1,根据实施例1至7的硬掩模组合物具有折射率和吸收度,它们适合在ArF(193nm)和KrF(248nm)波长下的反射阻挡膜。
评价2:蚀刻选择比
通过CF4/CHF3混合气体干蚀刻在评价1中形成的硬掩模层。在蚀刻前/后测量所述硬掩模层的厚度差。下表2中提供了蚀刻条件。
[表2]
室压力 | 40.0Pa |
RF功率 | 1300W |
间隙 | 9nm |
CHF3流速 | 30ml/分钟 |
CF4流速 | 30ml/分钟 |
Ar气体流速 | 100ml/分钟 |
时间 | 60秒 |
下面表3中提供了所述结果。
[表3]
用于制造薄膜的样品溶液 | CF4/CHF3气体蚀刻速率(nm/分钟) |
实施例1 | 43 |
实施例2 | 42 |
实施例3 | 39 |
实施例4 | 41 |
实施例5 | 37 |
实施例6 | 35 |
实施例7 | 32 |
比较例1 | 62 |
比较例2 | 64 |
比较例3 | 59 |
比较例4 | 58 |
参照表3,通过涂覆根据实施例1和7的硬掩模组合物形成的硬掩模层,对于CF4/CHF3气体具有较低的蚀刻速率,并增加对于硅类硬掩模层的蚀刻选择率。
评价3:耐化学性
根据实施例1至7和比较例1至4的硬掩模组合物分别旋涂在衬底上。在200℃、250℃、300℃,和350℃温度下在热板上分别烘烤所述涂覆的衬底60秒以形成约厚的下层。所述涂覆晶片的一半浸在作为剥离液的KrF稀释剂中并取出,然后,使用偏振光椭圆率测量仪(Ellipsometer)(J.A.Woollam公司)在浸入前/后测量厚度变化。此外,测量在每个烘烤温度下的厚度减少率。
下面表4中显示了所述结果。
[表4]
厚度减少率(%) | 200℃ | 250℃ | 300℃ | 350℃ |
实施例1 | 21.2 | 11.5 | 0.11 | 0.02 |
实施例2 | 19.2 | 10.6 | 0.21 | 0.08 |
实施例3 | 20.1 | 10.7 | 0.22 | 0.09 |
实施例4 | 18.6 | 11.5 | 0.14 | 0.12 |
实施例5 | 15.7 | 11.9 | 0.16 | 0.01 |
实施例6 | 14.3 | 10.0 | 0.14 | 0.04 |
实施例7 | 11.0 | 9.4 | 0.13 | 0.02 |
比较例1 | 26.5 | 17.6 | 0.35 | 0.16 |
比较例2 | 33.1 | 16.7 | 0.42 | 0.21 |
比较例3 | 27.4 | 14.9 | 0.61 | 0.33 |
比较例4 | 26.5 | 16.2 | 0.21 | 0.10 |
参照表4,由根据实施例1至7的硬掩模组合物形成的硬掩模层比由根据比较例1至4的硬掩模组合物形成的硬掩模层,在浸入剥离液后,具有更小的厚度减少率。
虽然结合目前被认为是实用的示例性实施方式已描述了本发明,应当理解的是本发明并不限于所公开的实施方式,而且相反地,旨在涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效安排。
Claims (11)
3.根据权利要求1所述的用于硬掩模组合物的单体,其中所述A1和A2各自独立地为取代的或未取代的苯基、萘基、联苯基。
4.根据权利要求1所述的用于硬掩模组合物的单体,其中所述单体由下面化学式1-1、1-2、1-3、1-4、1-5,或1-6之一来表示:
[化学式1-1]
[化学式1-2]
[化学式1-3]
[化学式1-4]
[化学式1-5]
[化学式1-6]
其中,在所述化学式1-1、1-2、1-3、1-4、1-5、和1-6中,
L1a、L1b、L1c、L1d、L1e、L1f、L2a、L2b、L2c、L2d、L2e、L2f、L1a′、L1b′、L1c′、L1d′、L1e′、L1f′、L2a′、L2b′、L2c′、L2d′、L2e′和L2f′各自独立地为单键或取代的或未取代的C1至C6亚烷基,以及
X1a、X1b、X1c、X1d、X1e、X1f、X2a、X2b、X2c、X2d、X2e和X2f各自独立地为氢、羟基、亚硫酰基、硫醇基、氰基、取代的或未取代的氨基、取代的或未取代的C1至C30烷基,取代的或未取代的C1至C20烷基胺基,或取代的或未取代的C1至C30烷氧基。
6.根据权利要求1所述的用于硬掩模组合物的单体,其中所述单体具有500至5,000的分子量。
7.一种硬掩模组合物,包括:
根据权利要求1-6任一项所述的单体,以及
溶剂。
8.根据权利要求7所述的硬掩模组合物,其中基于所述硬掩模组合物的总量,包含1至50wt%的量的所述单体。
9.一种形成图案的方法,包括:
在衬底上提供材料层,
在所述材料层上施加根据权利要求7或8所述的硬掩模组合物,
热处理所述硬掩模组合物以提供硬掩模层,
在所述硬掩模层上形成含硅薄层,
在所述含硅薄层上形成光致抗蚀剂层,
曝光并显影所述光致抗蚀剂层以形成光致抗蚀剂图案,
使用所述光致抗蚀剂图案选择性去除所述含硅薄层和所述硬掩模层以暴露所述材料层的一部分,以及
蚀刻所述材料层的暴露部分。
10.根据权利要求9所述的方法,其中使用旋涂方法来施加所述硬掩模组合物。
11.根据权利要求9所述的方法,其中通过在100℃至500℃下热处理所述硬掩模组合物来形成所述硬掩模层。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020120155330A KR101566531B1 (ko) | 2012-12-27 | 2012-12-27 | 하드마스크 조성물용 모노머, 상기 모노머를 포함하는 하드마스크 조성물 및 상기 하드마스크 조성물을 사용하는 패턴형성방법 |
KR10-2012-0155330 | 2012-12-27 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN103896736A true CN103896736A (zh) | 2014-07-02 |
CN103896736B CN103896736B (zh) | 2017-06-23 |
Family
ID=50988366
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201310300799.1A Active CN103896736B (zh) | 2012-12-27 | 2013-07-17 | 用于硬掩模组合物的单体和包含单体的硬掩模组合物及使用硬掩模组合物形成图案的方法 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9284245B2 (zh) |
KR (1) | KR101566531B1 (zh) |
CN (1) | CN103896736B (zh) |
TW (1) | TWI586707B (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105732331A (zh) * | 2016-03-17 | 2016-07-06 | 宇瑞(上海)化学有限公司 | 一种1-羟基芘及其中间体的合成方法 |
CN105884685A (zh) * | 2015-02-17 | 2016-08-24 | 三星Sdi株式会社 | 单体、有机层组合物、有机层以及形成图案的方法 |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6084986B2 (ja) * | 2011-12-30 | 2017-02-22 | 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 |
CN104812729B (zh) * | 2012-12-26 | 2017-05-10 | 第一毛织株式会社 | 单体、包含此单体的硬屏蔽组成物及使用此硬屏蔽组成物形成图案的方法 |
US9371444B2 (en) * | 2014-05-16 | 2016-06-21 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Hardmask composition and method of forming patterns using the hardmask composition |
US9583358B2 (en) | 2014-05-30 | 2017-02-28 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Hardmask composition and method of forming pattern by using the hardmask composition |
KR102287343B1 (ko) * | 2014-07-04 | 2021-08-06 | 삼성전자주식회사 | 하드마스크 조성물 및 이를 이용한 패턴의 형성방법 |
KR101711920B1 (ko) * | 2014-07-15 | 2017-03-03 | 삼성에스디아이 주식회사 | 모노머, 상기 모노머를 포함하는 하드마스크 조성물 및 상기 하드마스크 조성물을 사용하는 패턴형성방법 |
KR101711919B1 (ko) * | 2014-07-18 | 2017-03-03 | 삼성에스디아이 주식회사 | 모노머, 상기 모노머를 포함하는 하드마스크 조성물 및 상기 하드마스크 조성물을 사용하는 패턴형성방법 |
KR102287344B1 (ko) | 2014-07-25 | 2021-08-06 | 삼성전자주식회사 | 하드마스크 조성물 및 이를 이용한 패턴의 형성방법 |
KR102021484B1 (ko) * | 2014-10-31 | 2019-09-16 | 삼성에스디아이 주식회사 | 막 구조물 제조 방법, 막 구조물, 및 패턴형성방법 |
KR102384226B1 (ko) | 2015-03-24 | 2022-04-07 | 삼성전자주식회사 | 하드마스크 조성물 및 이를 이용한 패턴 형성방법 |
KR102463893B1 (ko) | 2015-04-03 | 2022-11-04 | 삼성전자주식회사 | 하드마스크 조성물 및 이를 이용한 패턴의 형성방법 |
JP6885281B2 (ja) * | 2016-10-12 | 2021-06-09 | 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、レジスト下層膜の形成方法、及びパターニングされた基板の製造方法 |
US11034847B2 (en) | 2017-07-14 | 2021-06-15 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Hardmask composition, method of forming pattern using hardmask composition, and hardmask formed from hardmask composition |
KR102433666B1 (ko) | 2017-07-27 | 2022-08-18 | 삼성전자주식회사 | 하드마스크 조성물, 이를 이용한 패턴의 형성방법 및 상기 하드마스크 조성물을 이용하여 형성된 하드마스크 |
KR102486388B1 (ko) | 2017-07-28 | 2023-01-09 | 삼성전자주식회사 | 그래핀 양자점의 제조방법, 상기 제조방법에 따라 얻어진 그래핀 양자점을 포함한 하드마스크 조성물, 이를 이용한 패턴의 형성방법 및 상기 하드마스크 조성물을 이용하여 형성된 하드마스크 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012005418A1 (ko) * | 2010-07-06 | 2012-01-12 | 제일모직 주식회사 | 레지스트 하층막용 방향족 고리 함유 화합물, 이를 포함하는 레지스트 하층막 조성물 및 이를 이용하는 소자의 패턴 형성 방법 |
CN102566281A (zh) * | 2010-12-16 | 2012-07-11 | 第一毛织株式会社 | 硬掩模组合物和形成图案的方法以及包括该图案的半导体集成电路器件 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6989320B2 (en) * | 2004-05-11 | 2006-01-24 | Advanced Micro Devices, Inc. | Bitline implant utilizing dual poly |
CN101641390B (zh) | 2007-04-02 | 2013-05-01 | 第一毛织株式会社 | 具有抗反射性能的硬掩模组合物及用其图案化材料的方法 |
KR100930673B1 (ko) * | 2007-12-24 | 2009-12-09 | 제일모직주식회사 | 반사방지 하드마스크 조성물 및 이를 이용한재료의 패턴화 방법 |
KR101311942B1 (ko) | 2009-12-31 | 2013-09-26 | 제일모직주식회사 | 레지스트 하층막용 방향족 고리 함유 화합물 및 이를 포함하는 레지스트 하층막용 조성물 |
KR101344788B1 (ko) | 2010-12-17 | 2013-12-26 | 제일모직주식회사 | 하드마스크 조성물, 이를 사용한 패턴 형성 방법 및 상기 패턴을 포함하는 반도체 집적회로 디바이스 |
-
2012
- 2012-12-27 KR KR1020120155330A patent/KR101566531B1/ko active IP Right Grant
-
2013
- 2013-07-17 CN CN201310300799.1A patent/CN103896736B/zh active Active
- 2013-07-23 TW TW102126270A patent/TWI586707B/zh active
- 2013-11-19 US US14/083,598 patent/US9284245B2/en active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012005418A1 (ko) * | 2010-07-06 | 2012-01-12 | 제일모직 주식회사 | 레지스트 하층막용 방향족 고리 함유 화합물, 이를 포함하는 레지스트 하층막 조성물 및 이를 이용하는 소자의 패턴 형성 방법 |
CN102566281A (zh) * | 2010-12-16 | 2012-07-11 | 第一毛织株式会社 | 硬掩模组合物和形成图案的方法以及包括该图案的半导体集成电路器件 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105884685A (zh) * | 2015-02-17 | 2016-08-24 | 三星Sdi株式会社 | 单体、有机层组合物、有机层以及形成图案的方法 |
US10332751B2 (en) | 2015-02-17 | 2019-06-25 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Monomer, organic layer composition, organic layer, and method of forming patterns |
CN105884685B (zh) * | 2015-02-17 | 2020-03-31 | 三星Sdi株式会社 | 单体、有机层组合物、有机层以及形成图案的方法 |
CN105732331A (zh) * | 2016-03-17 | 2016-07-06 | 宇瑞(上海)化学有限公司 | 一种1-羟基芘及其中间体的合成方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN103896736B (zh) | 2017-06-23 |
KR101566531B1 (ko) | 2015-11-05 |
TWI586707B (zh) | 2017-06-11 |
US9284245B2 (en) | 2016-03-15 |
TW201425384A (zh) | 2014-07-01 |
KR20140085122A (ko) | 2014-07-07 |
US20140186777A1 (en) | 2014-07-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103896736A (zh) | 用于硬掩模组合物的单体和包含单体的硬掩模组合物及使用硬掩模组合物形成图案的方法 | |
TWI553038B (zh) | 聚合物、有機層組成物、有機層以及形成圖案的方法 | |
CN104718497B (zh) | 硬罩幕组成物及使用硬罩幕组成物的图案形成方法 | |
CN104749886B (zh) | 硬掩模组合物、形成图案的方法以及集成电路装置 | |
EP2691439B1 (en) | Antireflective coating composition and process thereof | |
CN103910610A (zh) | 硬掩模组合物的单体、硬掩模组合物及形成图案的方法 | |
KR101666483B1 (ko) | 레지스트 하층막용 조성물, 이를 사용한 패턴 형성 방법 및 상기 패턴을 포함하는 반도체 집적회로 디바이스 | |
TW201714912A (zh) | 聚合物、有機層組成物以及形成圖案的方法 | |
CN105646850A (zh) | 聚合物、有机层组合物、有机层以及形成图案的方法 | |
CN104823106A (zh) | 用于硬掩膜组合物的单体、含有所述单体的硬掩膜组合物及使用所述硬掩膜组合物的图案形成方法 | |
TWI509364B (zh) | 硬遮罩組成物用單體、包含該單體之硬遮罩組成物及使用該硬遮罩組成物形成圖案的方法 | |
TWI644999B (zh) | 聚合物、有機層組成物與形成圖案之方法 | |
TWI639056B (zh) | 有機層組成物及圖案形成方法 | |
CN110713588B (zh) | 硬掩模组合物、硬掩模层以及形成图案的方法 | |
JP2020102628A (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 | |
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 | |
JP6853308B2 (ja) | 重合体、有機膜形成用組成物、およびパターン形成方法 | |
KR102246692B1 (ko) | 화합물, 유기막 조성물, 유기막 및 패턴 형성 방법 | |
TW202024160A (zh) | 聚合物和硬罩幕組成物以及形成圖案的方法 | |
JP7428766B2 (ja) | ハードマスク組成物、ハードマスク層およびパターン形成方法 | |
TWI833140B (zh) | 硬罩幕組成物及形成圖案的方法 | |
US20240255842A1 (en) | Hardmask composition, hardmask layer and method of forming patterns | |
CN105026389A (zh) | 单体、包含所述单体的硬遮罩组成物及使用所述硬遮罩组成物形成图案的方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |