KR101556277B1 - 하드마스크 조성물, 이를 사용한 패턴 형성 방법 및 상기 패턴을 포함하는 반도체 집적회로 디바이스 - Google Patents

하드마스크 조성물, 이를 사용한 패턴 형성 방법 및 상기 패턴을 포함하는 반도체 집적회로 디바이스 Download PDF

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Abstract

(A) 하기 화학식 1로 표현되는 하드마스크 조성물용 모노머, (B) 방향족 고리 함유 중합체, 그리고 (C) 용매를 포함하는 하드마스크 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112012108640657-pat00039

상기 화학식 1에서, A, A′, A″, L, L′x, y 및 z의 정의는 명세서에서 정의한 바와 같다.
또한 상기 하드마스크 조성물을 사용한 패턴 형성 방법 및 상기 방법으로 형성된 복수의 패턴을 포함하는 반도체 집적회로 디바이스 또한 제공한다.

Description

하드마스크 조성물, 이를 사용한 패턴 형성 방법 및 상기 패턴을 포함하는 반도체 집적회로 디바이스{HARDMASK COMPOSITION AND METHOD OF FORMING PATTERNS AND SEMICONDUCTOR INTEGRATED CIRCUIT DEVICE INCLUDING THE PATTERNS}
하드마스크 조성물, 이를 사용한 패턴 형성 방법 및 상기 패턴을 포함하는 반도체 집적회로 디바이스에 관한 것이다.
최근 반도체 산업은 수백 나노미터 크기의 패턴에서 수 내지 수십 나노미터 크기의 패턴을 가지는 초미세 기술로 발전하고 있다. 이러한 초미세 기술을 실현하기 위해서는 효과적인 리쏘그래픽 기법이 필수적이다.
전형적인 리쏘그래픽 기법은 반도체 기판 위에 재료층을 형성하고 그 위에 포토레지스트 층을 코팅하고 노광 및 현상을 하여 포토레지스트 패턴을 형성한 후, 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 재료층을 식각하는 과정을 포함한다.
근래, 형성하고자 하는 패턴의 크기가 감소함에 따라 상술한 전형적인 리쏘그래픽 기법만으로는 양호한 프로파일을 가진 미세 패턴을 형성하기 어렵다. 이에 따라 식각하고자 하는 재료층과 포토레지스트 층 사이에 일명 하드마스크 층(hardmask layer)이라고 불리는 층을 형성하여 미세 패턴을 형성할 수 있다.
하드마스크 층은 선택적 식각 과정을 통하여 포토레지스트의 미세 패턴을 재료 층으로 전사해주는 중간막으로서 역할을 한다. 따라서 하드마스크 층은 다중 식각 과정 동안 견딜 수 있도록 내화학성, 내열성 및 식각 저항성 등의 특성이 요구된다.
한편, 근래 하드마스크 층은 화학기상증착 방법 대신 스핀-온 코팅(spin-on coating) 방법으로 형성하는 것이 제안되었다. 스핀 온 코팅 방법은 하드마스크 조성물이 용매에 대한 용해성을 가질 것이 요구된다.
상기 용해성은 하드마스크 조성물로 패턴들 사이의 갭(gap)을 채울 수 있는 갭-필(gap fill) 특성 및 평탄화 특성과도 관련 있다. 하드마스크 조성물용 모노머는 분자량이 작을수록 갭-필 특성이 좋아지는 것이 일반적이다.
그러나, 하드마스크 조성물의 분자량이 작아지면 고온 공정 시 아웃 가스(out gasing)가 발생할 수 있다.
일 구현예는 평탄화 특성이 우수하면서도 아웃가스 발생이 적고 식각 저항성을 확보할 수 있는 하드마스크 조성물을 제공한다.
또 다른 구현예는 상기 하드마스크 조성물을 사용한 패턴 형성 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면은 상기 방법으로 형성된 패턴을 포함하는 반도체 집적회로 디바이스를 제공한다.
일 구현예에 따르면, (A) 하기 화학식 1로 표현되는 하드마스크 조성물용 모노머, (B) 방향족 고리 함유 중합체, 그리고 (C) 용매를 포함하는 하드마스크 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112012108640657-pat00001
상기 화학식 1에서,
A, A′ 및 A″는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 방향족 고리기 또는지방족 고리기이고, L 및 L′는 각각 독립적으로 단일 결합 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬렌기이고, x=y=0 또는 x=y=1이고, z는 1 내지 5인 정수이다.
단, 상기 A 및 A′ 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 파이렌기, 치환 또는 비치환된 퍼릴렌기, 치환 또는 비치환된 벤조퍼릴렌기, 치환 또는 비치환된 코로넨기 또는 이들의 조합이다.
상기 화학식 1에서 상기 A′ 또는 A″는 적어도 하나의 수소가 히드록시기로 치환될 수 있다.
상기 모노머는 하기 화학식 1-1, 1-2 또는 1-3으로 표현될 수 있다.
[화학식 1-1]
Figure 112012108640657-pat00002
[화학식 1-2]
Figure 112012108640657-pat00003
[화학식 1-3]
Figure 112012108640657-pat00004
상기 화학식 1-1, 1-2 및 1-3에서,
La, Lb, Lc, Ld, Le, Lf, L′c 및 L′d는 단일 결합 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬렌기이고,
ma 및 mb는 각각 독립적으로 0 내지 7인 정수이고,
mc 및 md는 각각 독립적으로 0 내지 5인 정수이고,
me 및 mf는 각각 독립적으로 0 내지 11인 정수이다.
상기 모노머는 하기 화학식 1-1a, 1-1b, 1-2a 또는 1-3a로 표현될 수 있다.
[화학식 1-1a]
Figure 112012108640657-pat00005
[화학식 1-1b]
Figure 112012108640657-pat00006
[화학식 1-2a]
Figure 112012108640657-pat00007
[화학식 1-3a]
Figure 112012108640657-pat00008
상기 중합체는 하기 화학식 2로 표현될 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112012108640657-pat00009
상기 화학식 2에서,
R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소, 히드록시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 할로겐 기, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이고,
R5 및 R6는 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20 아릴알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬렌기 또는 이들의 조합이며,
n은 3 내지 200이다.
상기 모노머 및 상기 중합체는 상기 용매 100 중량부에 대하여 각각 1중량부 내지 40중량부 및 1중량부 내지 20중량부로 포함될 수 있다.
상기 모노머와 상기 중합체의 중량비는 모노머:중합체 = 5:5 내지 9:1일 수 있다.
상기 모노머의 분자량은 500 내지 3,000일 수 있다.
상기 중합체의 중량 평균 분자량은 1,000 내지 10,000일 수 있다.
상기 용매는 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트(PGMEA), 프로필렌글리콜 모노메틸에테르(PGME), 사이클로헥사논 및 에틸락테이트에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 기판 위에 재료 층을 제공하는 단계, 상기 재료 층 위에 상술한 하드마스크 조성물을 적용하여 하드마스크 층을 형성하는 단계, 상기 하드마스크 층 위에 레지스트 층을 형성하는 단계, 상기 레지스트 층을 노광 및 현상하여 레지스트 패턴을 형성하는 단계, 상기 레지스트 패턴을 이용하여 상기 하드마스크 층을 선택적으로 제거하고 상기 재료 층의 일부를 노출하는 단계, 그리고 상기 재료 층의 노출된 부분을 에칭하는 단계를 포함하는 패턴 형성 방법을 제공한다.
상기 하드마스크 층을 형성하는 단계는 스핀-온-코팅 방법으로 수행할 수 있다.
상기 레지스트 층을 형성하는 단계 전에 상기 재료 층 위에 실리콘을 함유하는 보조층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 하드마스크 층을 형성하는 단계 전에 바닥 반사 방지 층(BARC)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 패턴 형성 방법으로 형성된 복수의 패턴을 포함하는 반도체 집적회로 디바이스를 제공한다.
평탄화 특성이 우수하면서도 아웃가스 발생량을 줄이고 식각 저항성을 확보할 수 있다.
이하, 본 발명의 구현예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구현예에 한정되지 않는다.
본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, '치환된'이란, 화합물 중의 수소 원자가 할로겐 원자(F, Cl, Br, 또는 I), 히드록시기, 알콕시기, 니트로기, 시아노기, 아미노기, 아지도기, 아미디노기, 히드라지노기, 히드라조노기, 카르보닐기, 카르바밀기, 티올기, 에스테르기, 카르복실기나 그의 염, 술폰산기나 그의 염, 인산이나 그의 염, 알킬기, C2 내지 C20의 알케닐기, C2 내지 C20 알키닐기, C6 내지 C30 아릴기, C7 내지 C30의 아릴알킬기, C1 내지 C4의 알콕시기, C1 내지 C20의 헤테로알킬기, C3 내지 C20의 헤테로아릴알킬기, C3 내지 C30 사이클로알킬기, C3 내지 C15의 사이클로알케닐기, C6 내지 C15의 사이클로알키닐기, C3 내지 C30 헤테로사이클로알킬기 및 이들의 조합에서 선택된 치환기로 치환된 것을 의미한다.
또한, 본 명세서에서 별도의 정의가 없는 한, '헤테로'란 N, O, S 및 P에서 선택된 헤테로 원자를 1 내지 3개 함유한 것을 의미한다.
이하 일 구현예에 따른 하드마스크 조성물을 설명한다.
일 구현예에 따른 하드마스크 조성물은 (A) 하기 화학식 1로 표현되는 하드마스크 조성물용 모노머, (B) 방향족 고리 함유 중합체, 그리고 (C) 용매를 포함하는 하드마스크 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure 112012108640657-pat00010
상기 화학식 1에서,
A, A′ 및 A″는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 방향족 고리기 또는지방족 고리기이고, L 및 L′는 각각 독립적으로 단일 결합 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬렌기이고, x=y=0 또는 x=y=1이고, z는 1 내지 5인 정수이다.
단, 상기 A 및 A′ 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 파이렌기, 치환 또는 비치환된 퍼릴렌기, 치환 또는 비치환된 벤조퍼릴렌기, 치환 또는 비치환된 코로넨기 또는 이들의 조합이다.
상기 모노머는 코어부 및 치환부 중 적어도 하나에 치환 또는 비치환된 파이렌기, 치환 또는 비치환된 퍼릴렌기, 치환 또는 비치환된 벤조퍼릴렌기, 치환 또는 비치환된 코로넨기 등 다환 방향족 기를 가진다. 상기 모노머는 이와 같은 구조를 가짐으로써 단단한(rigid) 특성을 가질 수 있다.
상기 모노머는 치환부에 위치하는 방향족 고리기 또는 지방족 고리기가 적어도 하나의 수소가 히드록시기로 치환될 수 있다. 이에 따라 상기 모노머는 우수한 가교특성을 나타낸다.
상기 모노머는 하기 화학식 1-1, 1-2 또는 1-3으로 표현될 수 있다.
[화학식 1-1]
Figure 112012108640657-pat00011
[화학식 1-2]
Figure 112012108640657-pat00012
[화학식 1-3]
Figure 112012108640657-pat00013
상기 화학식 1-1, 1-2 및 1-3에서,
La, Lb, Lc, Ld, Le, Lf, L′c 및 L′d는 단일 결합 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬렌기이고,
ma 및 mb는 각각 독립적으로 0 내지 7인 정수이고,
mc 및 md는 각각 독립적으로 0 내지 5인 정수이고,
me 및 mf는 각각 독립적으로 0 내지 11인 정수이다.
상기 모노머는 예컨대 하기 화학식 1-1a, 1-1b, 1-2a 또는 1-3a로 표현될 수 있다.
[화학식 1-1a]
Figure 112012108640657-pat00014
[화학식 1-1b]
Figure 112012108640657-pat00015
[화학식 1-2a]
Figure 112012108640657-pat00016
[화학식 1-3a]
Figure 112012108640657-pat00017
상기 모노머의 분자량은 500 내지 3,000일 수 있다.
상기 하드마스크 조성물의 일 성분인 상기 방향족 고리 함유 중합체는 하기 화학식 2로 표현될 수 있다.
[화학식 2]
Figure 112012108640657-pat00018
상기 화학식 2에서,
R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소, 히드록시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 할로겐 기, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이고,
R5 및 R6는 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20 아릴알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬렌기 또는 이들의 조합이며, n은 3 내지 200이다.
하드마스크 조성물에 상술한 모노머와 함께 상기 중합체를 포함시킴으로써,상기 하드마스크 조성물를 사용하여 형성된 하드마스크 층은 갭-필 특성이 향상될 뿐만 아니라 식각 저항성도 확보할 수 있다.
상기 모노머 및 상기 중합체는 상기 용매 100 중량부에 대하여 각각 1중량부 내지 40중량부 및 1중량부 내지 20중량부로 포함될 수 있다.
상기 모노머와 상기 중합체의 중량비는 모노머:중합체 = 5:5 내지 9:1일 수 있다. 상기 모노머와 중합체가 상기 범위로 배합되면 하드마스크 층은 고온에서 아웃가스 발생이 감소할 뿐만 아니라, 하드마스크 층의 보이드도 발생하지 않게 된다.
상기 중합체의 중량 평균 분자량은 1,000 내지 10,000일 수 있고, 그 중에서도 3,000 내지 10,000일 수 있다. 상기 중합체는 상기 범위 내의 중량 평균 분자량을 가짐으로써 적절한 용해성을 확보하여 하드마스크 층의 평탄화도가 향상될 수 있다.
상기 용매는 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트(PGMEA), 프로필렌글리콜 모노메틸에테르(PGME), 사이클로헥사논 및 에틸락테이트에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 구현예에 따른 하드마스크 조성물은 상기 화학식 1로 표현되는 하드마스크 조성물용 모노머와 상기 화학식 2로 표현되는 방향족 고리 함유 중합체를 포함함으로써, 내화학성, 내열성 및 식각 저항성 등의 특성뿐만 아니라 갭-필 특성 및 평탄화 특성도 향상될 수 있다. 이에 따라 상기 하드마스크 조성물은 듀얼 다마신 공정 중 비아 퍼스트 방식(Via-First Dual Damascene)에도 적용할 수 있다.
상기 하드마스크 조성물은 추가적으로 계면 활성제, 가교제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
계면 활성제는 예컨대 알킬벤젠설폰산 염, 알킬피리디늄 염, 폴리에틸렌글리콜, 제4 암모늄 염 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 가교제는 자기 가교가 보다 잘 일어나도록 하기 위하여 사용하는 것으로, 에테르화된 아미노 수지와 같은 아미노 수지; 하기 화학식 a1 또는 a2로 표시되는 화합물과 같은 글리콜루릴 화합물; 하기 화학식 b로 표현되는 화합물과 같은 비스에폭시 화합물; 예컨대 N-메톡시메틸 멜라민 수지, N-부톡시메틸 멜라민 수지 또는 하기 화학식 c로 표현되는 화합물과 같은 멜라민 수지; 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
[화학식 a1]
Figure 112012108640657-pat00019
[화학식 a2]
Figure 112012108640657-pat00020
[화학식 b]
Figure 112012108640657-pat00021
[화학식 c]
Figure 112012108640657-pat00022
상기 계면 활성제 및 가교제는 상기 하드마스크 조성물 100중량부에 대하여 각각 약 0.001 내지 3중량부로 포함될 수 있다. 상기 범위로 포함함으로써 하드마스크 조성물의 광학적 특성을 변경시키지 않으면서 용해도 및 가교성을 확보할 수 있다.
이하 상술한 하드마스크 조성물을 사용하여 패턴을 형성하는 방법에 대하여 설명한다.
일 구현예에 따른 패턴 형성 방법은 기판 위에 재료 층을 제공하는 단계, 상기 재료 층 위에 방향족 고리 함유 화합물 및 용매를 포함하는 하드마스크 조성물을 적용하여 하드마스크 층을 형성하는 단계, 상기 하드마스크 층 위에 레지스트 층을 형성하는 단계, 상기 레지스트 층을 노광 및 현상하여 레지스트 패턴을 형성하는 단계, 상기 레지스트 패턴을 이용하여 상기 하드마스크 층을 선택적으로 제거하고 상기 재료 층의 일부를 노출하는 단계, 그리고 상기 재료 층의 노출된 부분을 에칭하는 단계를 포함한다.
기판은 예컨대 실리콘웨이퍼, 유리 기판 또는 고분자 기판일 수 있다.
상기 재료 층은 최종적으로 패턴하고자 하는 재료이며, 예컨대 알루미늄, 구리 등과 같은 금속층, 실리콘과 같은 반도체 층 또는 산화규소, 질화규소 등과 같은 절연층일 수 있다. 상기 재료 층은 예컨대 스퍼터링 또는 화학기상증착방법으로 형성될 수 있다.
상기 하드마스크 조성물은 용액 형태로 제조되어 스핀-온-코팅(spin-on-coating) 방법으로 도포될 수 있다. 이어서 도포된 상기 조성물을 열처리하여 하드마스크 층을 형성한다.
이 때 상기 하드마스크 조성물의 도포 두께, 열처리 조건 등은 특별히 한정되지 않으나, 예컨대 약 500Å 내지 30,000Å 두께로 도포되고 예컨대 약 100℃ 내지 500℃에서 10초 내지 10분간 열처리할 수 있다.
상기 하드마스크 층을 형성하기 전에 또 다른 보조층을 더 형성할 수도 있다. 이 때 상기 보조층은 실리콘 함유 박막일 수 있으며, 예컨대 질화규소 또는 산화규소로 만들어진 박막일 수 있다.
또한 상기 보조층을 형성하기 전에 바닥 반사방지 층(bottom anti-reflective coating, BARC)을 더 형성할 수도 있다.
이어서 상기 하드마스크 층 위에 레지스트 층을 도포한다. 상기 레지스트 층은 감광성 물질을 포함하는 방사선-민감성 이미지화 층일 수 있다.
이어서 상기 레지스트 층을 노광 및 현상하여 레지스트 패턴을 형성한다.
이어서 상기 레지스트 패턴을 마스크로 하여 상기 하드마스크 층을 선택적으로 제거한다. 이 때 상기 보조층 및/또는 바닥 반사방지 층이 형성되어 있는 경우에는 이들도 함께 제거될 수 있다. 이에 따라 하부의 상기 재료 층의 일부를 노출할 수 있다.
이어서 상기 재료 층의 노출된 부분을 에칭한다. 이 때 에칭은 에칭 가스를 사용한 건식 식각으로 이루어질 수 있으며, 에칭 가스는 예컨대 CHF3, CF4, CH4, Cl2, BCl3 및 이들의 혼합 가스를 사용할 수 있다.
이어서 상기 하드마스크 층 및 레지스트 층 등은 통상의 박리제(stripper)를 사용하여 제거하여 상기 재료 층으로부터 형성된 복수의 패턴을 형성한다.
상기 복수의 패턴은 금속 패턴, 반도체 패턴, 절연 패턴 등 다양할 수 있으며, 반도체 집적 회로 디바이스 내의 다양한 패턴일 수 있다. 반도체 집적 회로 디바이스에 상기 패턴이 포함되는 경우 예컨대 금속 배선; 반도체 패턴; 접촉 구멍, 바이어스 홀, 다마신 트렌치(damascene trench) 등을 포함하는 절연막일 수 있다.
또 다른 구현예에 따르면, 상기 패턴 형성 방법으로 형성된 복수의 패턴을 포함하는 반도체 집적회로 디바이스를 제공한다.
이하 실시예를 통하여 상술한 본 발명의 구현예를 보다 상세하게 설명한다. 다만 하기의 실시예는 단지 설명의 목적을 위한 것이며 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
모노머의 합성
합성예 1
2L의 3구 플라스크에 벤조퍼릴렌 27.6g (0.1 mol), 나프토일 클로라이드 42g (0.22 mol)을 500 g의 클로로포름/다이클로로메탄 혼합액과 함께 넣고, 교반 자석(stirring bar)을 이용하여 교반하며, 알루미늄 클로라이드 61.2 g(0.35 mol)을 조금씩 투입하며 반응시켰다. 반응 종료 후 물을 사용하여 트리클로로 알루미늄을 제거하였다. 파우더로 얻어진 반응물을 테트라하이드라퓨란에 녹이고, 리튬 알루미늄 하이드라이드 18.98g(0.5mol)을 조금씩 첨가하며 반응시켰다. 반응종료 후 물/메탄올 혼합물을 사용하여 반응 부수물을 제거하여 하기 화학식 1-1a로 표현되는 화합물을 얻었다.
[화학식 1-1a]
Figure 112012108640657-pat00023

합성예 2
2 L의 3구 플라스크에 벤조퍼릴렌 27.6g (0.1 mol), 메톡시 나프토일 클로라이드 23.5g (0.11 mol)을 500 g의 클로로포름/다이클로로메탄 혼합액과 함께 넣고 교반 자석(stirring bar)을 이용하여 교반하며, 알루미늄 클로라이드 36.7 g (0.15 mol)을 조금씩 투입하며 실온에서 반응시켰다. 1시간 후 나프토일 클로라이드 21g (0.11 mol)을 투입하고 알루미늄 클로라이드 36.7 g (0.15 mol)을 추가 투입하였다. 반응 종료 후 물을 사용하여 트리클로로 알루미늄을 제거하며, 파우더로 얻어진 반응물을 초산 60g (1mol)과 브롬화수소 48.5g (0.6mol)과 함께 500mL의 3구 플라스크에 넣어 130℃에서 6시간 반응시켰다. 반응 종료 후 물을 투입하여 파우더 형태의 반응물을 얻었다. 상기 반응물을 테트라하이드라퓨란에 녹이고, 리튬 알루미늄 하이드라이드 18.98g(0.5mol)을 조금씩 첨가하며 반응시켰다. 반응종료 후 물/메탄올 혼합물을 사용하여 반응 부수물을 제거하여, 하기 화학식 1-1b로 표현되는 화합물을 얻었다.
[화학식 1-1b]
Figure 112012108640657-pat00024

합성예 3
1L의 3구 플라스크에 벤조퍼릴렌 29.0g (0.105 mol), 메톡시벤조일 클로라이드 17.06 g (0.1 mol)을 370 g의 다이클로로메탄과 함께 넣고 교반 자석(stirring bar)을 이용하여 교반하며, 알루미늄 클로라이드 14.67 g (0.11 mol)을 실온에서 조금씩 투입하며 반응시켰다. 1시간 동안 교반하여 반응 종료를 확인한 후 아이소프탈로일 클로라이드 10.15g(0.05 mol) 넣어 더 교반하며 알루미늄 클로라이드 29.33 g(0.22 mol)을 조금씩 투입하며 반응시켰다. 이때 발열을 제어하기 위해 아이스 베쓰에서 3시간 동안 반응시켰다. 반응 종료 후 상기 반응물을 물에 투입하여 파우더로 얻어진 반응물을 얻었고, 상기 반응물을 여과하여 건조시켰다.
상기 건조된 반응물과 수산화칼륨 7g (0.125 mol), 도데칸 싸이올 20g (0.1 mol)을 1L 플라스크에 넣은 후 다이메틸포름아마이드 270g을 첨가한 후 100℃ 에서 12시간 교반하였다. 반응 종료 확인 후에 50℃로 냉각시키고, 이어서 수소화 붕소 나트륨 37.83g (1 mol)을 조금씩 첨가하여 18시간 동안 교반시켰다. 반응 종료 후 7% 염화수소 용액으로 pH6 정도로 중화한 후 에틸아세테이트를 사용하여 반응 부수물을 제거하여 하기 화학식 1-2a로 표현되는 모노머를 얻었다.
[화학식 1-2a]
Figure 112012108640657-pat00025

합성예 4
1L의 3구 플라스크에 퍼릴렌 26.5g (0.105 mol)과 아이소프탈로일 클로라이드 10.15g(0.05 mol)를 넣어 교반하며 알루미늄 클로라이드 29.33 g(0.22 mol)을 조금씩 투입하며 반응시켰다. 이 때 발열을 제어하기 위해 아이스 베쓰에서 2시간 동안 반응시켰다. 반응 종료 후 상기 반응물을 물에 투입하여 파우더로 얻어진 반응물을 얻었고, 상기 반응물을 여과하여 건조시켰다.
상기 건조된 파우더와 다이메틸포름아마이드 270g을 1L 플라스크에 넣은 후 수소화 붕소나트륨 37.83g (1 mol)을 조금씩 첨가하였다. 투입 완료 후 50℃로 18시간 교반하였다. 반응 종료 후 7% 염화수소 용액으로 pH6 정도로 중화 후 에틸아세테이트를 사용하여 반응 부수물을 제거하여 하기 화학식 1-3a로 표현되는 모노머를 얻었다.
[화학식 1-3a]
Figure 112012108640657-pat00026

중합체의 합성
중합예 1
온도계, 콘덴서 및 기계교반기를 구비한 1L 3구 플라스크를 준비하였다. 상기 3구 플라스크에 질소가스를 유입하면서 α,α'-디클로로-p-크실렌 8.75g(0.05 mol), 알루미늄 클로라이드 26.6g(0.11 mol)과 γ-부티로락톤을 넣고 충분히 교반하였다. 10분 후 4,4'-(9-플루오레닐리덴)디페놀 35.03g (0.10 mol)을 200g의 γ-부티로락톤에 용해시킨 용액을 천천히 적하한 다음, 반응 온도를 110℃로 올려 약 8 시간동안 교반하며 반응을 진행시켰다. 반응 종료 후 물을 사용하여 산을 제거한 후에 증발기로 농축하였다. 이어서 메틸아밀케톤(MAK)과 메탄올을 사용하여 희석하고, 15 중량% 농도의 MAK/메탄올=4/1(중량비) 용액으로 조정하였다. 상기 용액을 분액깔대기에 넣고, 여기에 n-헵탄을 첨가하여 모노머를 함유하는 저분자체를 제거하여, 하기 화학식 3으로 표현되는 중합체를 얻었다.
하기 화학식 3으로 표현되는 중합체의 중량 평균 분자량은 6500, 분산도는 2.2, n은 13이었다.
[화학식 3]
Figure 112012108640657-pat00027

하드마스크 조성물의 제조
실시예 1
합성예 1에서 얻어진 모노머와 중합예 1에서 얻은 중합체를 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMEA)와 프로필렌글리콜 모노메틸에테르(PGME) (7:3 (v/v))의 혼합 용매에 녹인 후 여과하여 하드마스크 조성물을 제조하였다. 상기 모노머와 상기 중합체의 중량비는 5:5이었다.
실시예 2
합성예 2에서 얻어진 모노머를 사용하고, 상기 모노머와 상기 중합체의 중량비를 7:3으로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 하드마스크 조성물을 제조하였다.
실시예 3
합성예 3에서 얻어진 모노머를 사용하고, 상기 모노머와 상기 중합체의 중량비를 7:3으로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 하드마스크 조성물을 제조하였다.
실시예 4
합성예 4에서 얻어진 모노머를 사용하고, 상기 모노머와 상기 중합체의 중량비를 6:4로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 하드마스크 조성물을 제조하였다.
비교예 1
모노머를 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 하드마스크 조성물을 제조하였다.
비교예 2
중합체를 사용하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 하드마스크 조성물을 제조하였다.
평가 1: 아웃 가스 평가
실리콘웨이퍼 위에 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 및 2에 따른 하드마스크 조성물을 스핀-온 코팅 방법으로 도포한 후 약 2000Å 두께로 300℃에서 5분 동안 베이크 하였다. 그 후 생성되는 아웃 가스를 QCM(Quartz Crystal Microbalace)를 이용하여 측정하고 하기 계산식 1에 의해 아웃가스량(ng)을 산출하였다.
[계산식 1]
Figure 112012108640657-pat00028
그 결과는 표 1과 같다.
sublimate (ng)
실시예 1 56
실시예 2 46
실시예 3 55
실시예 4 42
비교예 1 94
비교예 2 187
표 1을 참고하면, 실시예 1 내지 4에 따른 하드마스크 조성물로 형성된 하드마스크 층은 고온(300℃)에서 베이크가 되는 동안 60ng 미만의 아웃가스가 관찰되어 안정적으로 고온 공정을 수행 가능함을 알 수 있다. 이에 반해, 비교예 1 및 2에 따른 하드마스크 조성물은 상대적으로 아웃가스의 발생량이 많아 고온 공정에 적합하지 않음을 알 수 있다.
평가 2: 내에칭성 평가
실리콘웨이퍼 위에 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 및 2에 따른 하드마스크 조성물을 스핀-온 코팅 방법으로 도포하고 약 4000Å 두께로 300℃에서 5분간 베이크하였다. 이어서 CHF3/CF4 혼합가스 및 N2/O2 혼합가스를 사용하여 각각 드라이 에칭을 진행하여 벌크 에치율(Bulk etch rate)를 산출하여 내에칭성을 평가하였다.
그 결과는 표 2와 같다.
Bulk etch rate (Å /sec)
N2O2 etch CFx etch
실시예 1 23.28 24.20
실시예 2 22.87 24.89
실시예 3 23.23 25.75
실시예 4 21.96 25.20
비교예 1 28.54 31.02
비교예 2 24.14 26.53
표 2를 참고하면, 실시예 1 내지 4에 따른 하드마스크 조성물은 비교예 1 및 2에 따른 하드마스크 조성물에 비해 벌크에치 특성이 향상되었음을 알 수 있다.
평가 3: 갭-필 및 평탄화 특성
실리콘웨이퍼 위에 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 및 2에 따른 하드마스크 조성물을 스핀코팅 방법으로 도포하고 300℃에서 베이크 공정을 거친 후, V-SEM 장비를 이용하여 갭-필 특성과 평탄화 특성을 관찰하였다.
갭-필 특성은 패턴 단면을 전자 주사 현미경(SEM)으로 관찰하여 보이드(Void) 발생 유무로 판별하였고, 평탄화 특성은 하기 계산식 2로 수치화하였다. 평탄화 특성은 h1 및 h2의 차이가 크지 않을수록 우수한 것이므로 그 수치가 작을수록 평탄화 특성이 우수한 것이다.
[계산식 2]
Figure 112012108640657-pat00029
그 결과는 하기 표 3과 같다.
평탄화 특성 갭필 특성
(void 유무)
aspect ratio
(1 : 2)		 aspect ratio
(1 : 15)
실시예 1 4.57 77.16 void 없음
실시예 2 3.72 71.10 void 없음
실시예 3 5.89 83.08 void 없음
실시예 4 5.17 79.81 void 없음
비교예 1 15.09 96.25 void 발생
비교예 2 10.64 89.71 void 없음
표 3을 참고하면, 실시예 1 내지 4에 따른 하드마스크 조성물을 사용한 경우 패턴의 깊이가 상대적으로 깊은 조건(aspect ratio= 1: 15) 에서도 평탄화 특성이 양호함을 알 수 있다.
또한 실시예 1 내지 4에 따른 하드마스크 조성물을 사용한 경우 보이드가 발생하지 않아 갭-필 특성이 우수함을 알 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

Claims (15)

  1. (A) 하기 화학식 1로 표현되는 하드마스크 조성물용 모노머,
    (B) 방향족 고리 함유 중합체, 그리고
    (C) 용매
    를 포함하는 하드마스크 조성물:
    [화학식 1]
    Figure 112012108640657-pat00030

    상기 화학식 1에서,
    A, A′ 및 A″는 각각 독립적으로 치환 또는 비치환된 방향족 고리기 또는지방족 고리기이고,
    L 및 L′는 각각 독립적으로 단일 결합 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬렌기이고,
    x=y=0 또는 x=y=1이고,
    z는 1 내지 5인 정수이다.
    단, A 및 A′ 중 적어도 하나는 치환 또는 비치환된 파이렌기, 치환 또는 비치환된 퍼릴렌기, 치환 또는 비치환된 벤조퍼릴렌기, 치환 또는 비치환된 코로넨기 또는 이들의 조합이다.
  2. 제1항에서,
    상기 A′ 또는 A″는 적어도 하나의 수소가 히드록시기로 치환된 하드마스크 조성물.
  3. 제1항에서,
    상기 모노머는 하기 화학식 1-1, 1-2 또는 1-3으로 표현되는 하드마스크 조성물:
    [화학식 1-1]
    Figure 112012108640657-pat00031

    [화학식 1-2]
    Figure 112012108640657-pat00032

    [화학식 1-3]
    Figure 112012108640657-pat00033

    상기 화학식 1-1, 1-2 및 1-3에서,
    La, Lb, Lc, Ld, Le, Lf, L′c 및 L′d는 단일 결합 또는 치환 또는 비치환된 C1 내지 C6 알킬렌기이고,
    ma 및 mb는 각각 독립적으로 0 내지 7인 정수이고,
    mc 및 md는 각각 독립적으로 0 내지 5인 정수이고,
    me 및 mf는 각각 독립적으로 0 내지 11인 정수이다.
  4. 제3항에서,
    상기 모노머는 하기 화학식 1-1a, 1-1b, 1-2a 또는 1-3a로 표현되는 하드마스크 조성물:
    [화학식 1-1a]
    Figure 112012108640657-pat00034

    [화학식 1-1b]
    Figure 112012108640657-pat00035

    [화학식 1-2a]
    Figure 112012108640657-pat00036

    [화학식 1-3a]
    Figure 112012108640657-pat00037
  5. 제1항에서,
    상기 중합체는 하기 화학식 2로 표현되는 하드마스크 조성물:
    [화학식 2]
    Figure 112012108640657-pat00038

    상기 화학식 2에서,
    R1 내지 R4는 각각 독립적으로 수소, 히드록시기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20 아릴알킬기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알케닐기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 알키닐기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알콕시기, 할로겐 기, 할로겐 함유기 또는 이들의 조합이고,
    R5 및 R6는 각각 독립적으로 단일 결합, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C3 내지 C20 사이클로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C20 아릴렌기, 치환 또는 비치환된 C7 내지 C20 아릴알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C20 헤테로알킬렌기, 치환 또는 비치환된 C2 내지 C20 헤테로사이클로알킬렌기 또는 이들의 조합이며,
    n은 3 내지 200이다.
  6. 제1항에서,
    상기 모노머 및 상기 중합체는 상기 용매 100 중량부에 대하여 각각 1중량부 내지 40중량부 및 1중량부 내지 20중량부로 포함되어 있는 하드마스크 조성물.
  7. 제1항에서,
    상기 모노머와 상기 중합체의 중량비는 모노머:중합체 = 5:5 내지 9:1인 하드마스크 조성물.
  8. 제1항에서,
    상기 모노머의 분자량은 500 내지 3,000인 하드마스크 조성물.
  9. 제1항에서,
    상기 중합체의 중량 평균 분자량은 1,000 내지 10,000인 하드마스크 조성물.
  10. 제1항에서,
    상기 용매는 프로필렌글리콜 모노메틸에테르아세테이트(PGMEA), 프로필렌글리콜 모노메틸에테르(PGME), 사이클로헥사논 및 에틸락테이트에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 하드마스크 조성물.
  11. 기판 위에 재료 층을 제공하는 단계,
    상기 재료 층 위에 제1항 내지 10항 중 어느 한 항에 따른 하드마스크 조성물을 적용하여 하드마스크 층을 형성하는 단계,
    상기 하드마스크 층 위에 레지스트 층을 형성하는 단계,
    상기 레지스트 층을 노광 및 현상하여 레지스트 패턴을 형성하는 단계,
    상기 레지스트 패턴을 이용하여 상기 하드마스크 층을 선택적으로 제거하고 상기 재료 층의 일부를 노출하는 단계, 그리고
    상기 재료 층의 노출된 부분을 에칭하는 단계
    를 포함하는 패턴 형성 방법.
  12. 제11항에서,
    상기 하드마스크 층을 형성하는 단계는 스핀-온-코팅 방법으로 수행하는 패턴 형성 방법.
  13. 제11항에서,
    상기 레지스트 층을 형성하는 단계 전에
    상기 재료 층 위에 실리콘을 함유하는 보조층을 형성하는 단계를 더 포함하는 패턴 형성 방법.
  14. 제11항에서,
    상기 하드마스크 층을 형성하는 단계 전에
    바닥 반사 방지 층(BARC)을 형성하는 단계를 더 포함하는 패턴 형성 방법.
  15. 제11항에 따른 패턴 형성 방법으로 형성된 복수의 패턴을 포함하는 반도체 집적회로 디바이스.
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Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101413069B1 (ko) * 2011-12-30 2014-07-02 제일모직 주식회사 하드마스크 조성물용 모노머, 상기 모노머를 포함하는 하드마스크 조성물 및 상기 하드마스크 조성물을 사용하는 패턴형성방법
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
KR101666484B1 (ko) * 2013-06-26 2016-10-17 제일모직 주식회사 하드마스크 조성물용 모노머, 상기 모노머를 포함하는 하드마스크 조성물 및 상기 하드마스크 조성물을 사용하는 패턴형성방법
TWI541611B (zh) * 2013-06-26 2016-07-11 第一毛織股份有限公司 用於硬罩幕組合物的單體、包括該單體的硬罩幕組合物及使用該硬罩幕組合物形成圖案的方法
TWI579317B (zh) 2014-04-30 2017-04-21 羅門哈斯電子材料有限公司 下方層之芳香族樹脂
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
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
KR101804260B1 (ko) 2015-02-17 2017-12-04 삼성에스디아이 주식회사 모노머, 유기막 조성물, 유기막, 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
KR101814671B1 (ko) * 2015-06-02 2018-01-04 삼성에스디아이 주식회사 유기막 조성물, 유기막, 및 패턴형성방법
KR101884447B1 (ko) * 2015-07-06 2018-08-01 삼성에스디아이 주식회사 모노머, 유기막 조성물, 유기막, 및 패턴형성방법
KR20170086972A (ko) * 2016-01-19 2017-07-27 삼성에스디아이 주식회사 유기막 조성물 및 패턴형성방법
KR101944076B1 (ko) * 2016-01-20 2019-01-30 삼성에스디아이 주식회사 유기막 조성물, 및 패턴형성방법
KR102539857B1 (ko) * 2016-04-29 2023-06-07 동우 화인켐 주식회사 하드마스크용 조성물
KR102622129B1 (ko) * 2016-12-21 2024-01-09 동우 화인켐 주식회사 하드마스크용 조성물
KR102402747B1 (ko) * 2017-06-30 2022-05-26 동우 화인켐 주식회사 하드마스크용 조성물
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
KR102349966B1 (ko) * 2018-01-17 2022-01-10 동우 화인켐 주식회사 하드마스크용 조성물
KR20190100862A (ko) * 2018-02-21 2019-08-29 동우 화인켐 주식회사 하드마스크용 조성물
CN110041286B (zh) * 2019-05-10 2021-03-19 福建泓光半导体材料有限公司 一种硬掩膜单体和组合物及图案形成方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06145307A (ja) * 1992-11-16 1994-05-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電子機器用エポキシ樹脂組成物
JPH10268518A (ja) * 1997-03-27 1998-10-09 Hitachi Ltd パターン形成材料及びそれを用いたパターン形成方法
US7829638B2 (en) * 2005-05-09 2010-11-09 Cheil Industries, Inc. Antireflective hardmask composition and methods for using same
KR100930673B1 (ko) 2007-12-24 2009-12-09 제일모직주식회사 반사방지 하드마스크 조성물　및　이를 이용한재료의　패턴화 방법
JP5385006B2 (ja) 2009-05-25 2014-01-08 信越化学工業株式会社 レジスト下層膜材料及びこれを用いたパターン形成方法
KR101432605B1 (ko) * 2010-12-16 2014-08-21 제일모직주식회사 하드마스크 조성물, 이를 사용한 패턴 형성 방법 및 상기 패턴을 포함하는 반도체 집적회로 디바이스
KR101344788B1 (ko) 2010-12-17 2013-12-26 제일모직주식회사 하드마스크 조성물, 이를 사용한 패턴 형성 방법 및 상기 패턴을 포함하는 반도체 집적회로 디바이스
KR101344792B1 (ko) * 2010-12-17 2013-12-24 제일모직주식회사 하드마스크 조성물, 이를 사용한 패턴 형성 방법 및 상기 패턴을 포함하는 반도체 집적회로 디바이스
KR101344793B1 (ko) 2010-12-27 2013-12-26 제일모직주식회사 하드마스크 조성물, 이를 사용한 패턴 형성 방법 및 상기 패턴을 포함하는 반도체 집적회로 디바이스
KR101423171B1 (ko) 2010-12-30 2014-07-25 제일모직 주식회사 하드마스크 조성물, 이를 사용한 패턴 형성 방법 및 상기 패턴을 포함하는 반도체 집적회로 디바이스

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