单体、有机层组合物、有机层以及形成图案的方法技术

本发明专利技术公开一种单体、包含所述单体的有机层组合物、由所述有机层组合物制成的有机层以及使用所述有机层组合物形成图案的方法。本发明专利技术的单体由化学式1表示，化学式1与具体实施方式中所定义的相同。该单体具有改善的耐蚀刻性和溶解性特征，因此适用于旋涂法。

【技术实现步骤摘要】
相关申请案的交叉引用本专利技术主张2015年2月17日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请案第10-2015-0024473号的优先权和权益，所述专利申请案的全部内容以引用的方式并入本文中。
本专利技术公开一种单体、包含所述单体的有机层组合物、由所述有机层组合物制成的有机层以及使用所述有机层组合物形成图案的方法。
技术介绍
最近，根据电子装置的尺寸减小(小型化)和复杂性的高集成度设计已加速较高级材料和其相关工艺的发展，并且因此，使用常规光致抗蚀剂的微影也需要新型图案化材料和技术。在图案化工艺中，称为硬掩模层的有机层可以作为硬夹层而形成，以便将光致抗蚀剂的精细图案向下转移到衬底上的足够深度而不造成破裂。硬掩模层通过选择性蚀刻工艺发挥夹层作用而将光致抗蚀剂的精细图案转移到材料层，并且因此需要耐蚀刻性以使其可以承受多次蚀刻工艺。另一方面，最近已提出旋涂法代替化学气相沉积(chemicalvapor deposition，CVD)法形成硬掩模层。旋涂法可不仅易于进行，而且改善间隙填充特征和平坦化特征。为了应用旋涂法，有机层材料中的固体应具有溶剂可溶性，但是这一可溶性与耐蚀刻性具有权衡关系，因此需要满足这些特性的有机层材料。
技术实现思路
本专利技术的一个实施例提供一种具有改善的耐蚀刻性和溶解性特征并且因此适用于旋涂法的单体。本专利技术的另一个实施例提供一种包含所述单体的有机层组合物。本专利技术的又一个实施例提供一种具有改善的耐蚀刻性和平坦化特征的有机层。本专利技术的又一个实施例提供一种使用所述有机层组合物形成图案的方法。根据一个实施例，提供由化学式1表示的单体。[化学式1]在化学式1中，X是经取代或未经取代的芳环基团，A、B以及C各自独立地是由化学式2表示的基团，k、m以及n独立地是0或1，以及k、m以及n的总和是2或3。当k＝m＝1时，A和B是彼此不同的基团，当k＝n＝1时，A和C是彼此不同的基团，以及当m＝n＝1时，B和C是彼此不同的基团，以及当k＝m＝n＝1时，A、B以及C中的至少二个是彼此不同的基团。[化学式2]在化学式2中，D和E各自独立地是经取代或未经取代的芳环基团、经取代或未经取代
的杂芳环基团或其组合，Z4和Z5各自独立地是羟基、亚硫酰基(thionyl group)、硫醇基、氰基、经取代或未经取代的氨基、卤素原子、含卤素基团或其组合，w是0或1，以及＊是连接点。单体可由化学式1-1和化学式1-2中的一个表示。[化学式1-1][化学式1-2]在化学式1-1和化学式1-2中，Xa是经取代或未经取代的芳环基团，Da、Ea、Eb以及Ec各自独立地是经取代或未经取代的芳环基团、经取代或未经取代的杂芳环基团或其组合，以及Z4a、Z4b、Z4c以及Z5a各自独立地是羟基、亚硫酰基、硫醇基、氰基、经取代或未经取代的氨基、卤素原子、含卤素基团或其组合。在化学式1-1中，Da、Ea以及Eb中的至少一个可以是经取代或未经取代的多环芳环基团、经取代或未经取代的多环杂芳环基团或其组合，或在化学式1-1中，Xa可以是经取代或未经取代的多环芳环基团，以及在化学式1-2中，Da、Ea、Eb以及Ec中的至少一个可以是经取代或未经取代的多环芳环基团、经取代或未经取代的多环杂芳环基团或其组合，或在化学式1-2中，Xa
可以是经取代或未经取代的多环芳环基团。在化学式1-1和化学式1-2中，Da、Ea、Eb以及Ec可以独立地是从群组1中选出的环基或至少一个氢被取代基置换的从群组1中选出的环基。[群组1]在群组1中，Z1和Z2各自独立地是单键、经取代或未经取代的C1到C20亚烷基、经取代或未经取代的C3到C20亚环烷基、经取代或未经取代的C6到C20亚芳基、经取代或未经取代的C2到C20亚杂芳基、经取代或未经取代的C2到C20亚烯基、经取代或未经取代的C2到C20亚炔基、C＝O、NR、氧(O)、硫(S)或其组合，Z3是氮(N)、CR或其组合，以及R是氢、经取代或未经取代的C1到C10烷基、卤素原子、含卤素基团
或其组合。在化学式1-1和化学式1-2中，Xa可以是从群组2中选出的环基或至少一个氢被取代基置换的从群组2中选出的环基。[群组2]在化学式1-1中，Xa、Da、Ea以及Eb中的至少一个可以是包含羟基的基团，以及在化学式1-2中，Xa、Da、Ea、Eb以及Ec中的至少一个可以是包含羟基的基团。单体的分子量可以是约800到约5000。另一个实施例提供一种包含所述单体和溶剂的有机层组合物。根据又一个实施例，提供通过固化所述有机层组合物形成的有机层。所述有机层可以是硬掩模层。根据又一个实施例，形成图案的方法包含在衬底上提供材料层，在所述材料层上施用所述有机层组合物，热处理所述有机层组合物以形成硬掩模层，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，将所述光致抗蚀剂层曝光并且显影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一部分所述材料层，以及蚀刻所述材料层的暴露部分。可以使用旋涂法来施用所述有机层组合物。所述新颖单体具有改善的耐蚀刻性和溶解性特征并且适用于旋涂法。具体实施方式本专利技术的示例性实施例将在下文中加以详细描述，并且可易于由相关
的一般技术人员执行。然而，本专利技术可以许多不同形式实施并且不应视为局限于本文中陈述的示例性实施例。当并未另外提供定义时，本文所用的术语“经取代”可以指代由从以下各物中选出的取代基代替化合物的氢而经取代的：卤素原子(F、Br、Cl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、磷酸或其盐、C1到C20烷基、C2到C20烯基、C2到C20炔基、C6到C30芳基、C7到C30芳基烷基、C1到C30烷氧基、C1到C20杂烷基、C2到C20杂芳基、C3到C20杂芳基烷基、C3到C30环烷基、C3到C15环烯基、C6到C15环炔基、C2到C30杂环烷基以及其组合。当并未另外提供定义时，本文所用的术语“杂”是指包含1到3个从B、N、O、S以及P中选出的杂原子。在下文中，描述根据一个实施例的单体。根据一个实施例的单体由化学式1表示。[化学式1]在化学式1中，X是经取代或未经取代的芳环基团，A、B以及C各自独立地是由化学式2表示的基团，k、m以及n独立地是0或1，以及k、m以及n的总和是2或3。当k、m或n是0时，X经氢取代A、B或C。[化学式2]在化学式2中，D和E各自独立地是经取代或未经取代的芳环基团、经取代或未经取代的杂芳环基团或其组合，Z4和Z5各自独立地是羟基、亚硫酰基、硫醇基、氰基、经取代或未经取代的氨基、卤素原子、含卤素基团或其组合，w是0或1，以及＊是连接点。由化学式1表示的单体具有如下结构：其中两个或三个取代基与芳环基团的核(core)连接并且所述取代基分别包含芳环基团、杂芳环基团或其组合。在化学式1中，当k＝m＝1时，A和B是彼此不同的基团，当k＝n＝1时，A和C是彼此不同的基团，以及当m＝n＝1时，B和C是彼此不同的基团。也就是说，当所述单体具有两个取代基与核连接的结构时，两个取代基是不同基团并且因此所述单体在核中心具有不对称结构。在化学式1中，当k本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由化学式1表示的单体，其特征在于：[化学式1]其中在化学式1中，X是经取代或未经取代的芳环基团，A、B以及C各自独立地是由化学式2表示的基团，k、m以及n独立地是0或1，k、m以及n的总和是2或3，当k＝m＝1时，A和B是彼此不同的基团，当k＝n＝1时，A和C是彼此不同的基团，以及当m＝n＝1时，B和C是彼此不同的基团，以及当k＝m＝n＝1时，A、B以及C中的至少二个是彼此不同的基团，[化学式2]其中在化学式2中，D和E各自独立地是经取代或未经取代的芳环基团、经取代或未经取代的杂芳环基团或其组合，Z4和Z5各自独立地是羟基、亚硫酰基、硫醇基、氰基、经取代或未经取代的氨基、卤素原子、含卤素基团或其组合，w是0或1，以及＊是连接点。

【技术特征摘要】
2015.02.17 KR 10-2015-00244731.一种由化学式1表示的单体，其特征在于：[化学式1]其中在化学式1中，X是经取代或未经取代的芳环基团，A、B以及C各自独立地是由化学式2表示的基团，k、m以及n独立地是0或1，k、m以及n的总和是2或3，当k＝m＝1时，A和B是彼此不同的基团，当k＝n＝1时，A和C是彼此不同的基团，以及当m＝n＝1时，B和C是彼此不同的基团，以及当k＝m＝n＝1时，A、B以及C中的至少二个是彼此不同的基团，[化学式2]其中在化学式2中，D和E各自独立地是经取代或未经取代的芳环基团、经取代或未经取代的杂芳环基团或其组合，Z4和Z5各自独立地是羟基、亚硫酰基、硫醇基、氰基、经取代或未经取代的氨基、卤素原子、含卤素基团或其组合，w是0或1，以及＊是连接点。2.根据权利要求1所述的由化学式1表示的单体，其特征在于，所述单体是由化学式1-1和化学式1-2中的一个表示：[化学式1-1][化学式1-2]其中在化学式1-1和化学式1-2中，Xa是经取代或未经取代的芳环基团，Da、Ea、Eb以及Ec各自独立地是经取代或未经取代的芳环基团、经取代或未经取代的杂芳环基团或其组合，以及Z4a、Z4b、Z4c以及Z5a各自独立地是羟基、亚硫酰基、硫醇基、氰基、经取代或未经取代的氨基、卤素原子、含卤素基团或其组合。3.根据权利要求2所述的由化学式1表示的单体，其特征在于，在化学式1-1中，所述Da、Ea以及Eb中的至少一个是经取代或未经取代的多环芳环基团、经取代或未经取代的多环杂芳环基团或其组合，或在化学式1-1中，所述Xa是经取代或未经取代的多环芳环基团，以及在化学式1-2中，所述Da、Ea、Eb以及Ec中的至少一个是经取代或未经取代的多环芳环基团、经取代或未经取代的多环杂芳环基团或其组合，或在化学式1-2中，所述Xa是经取代或未经取代的多环芳环基团。4.根据权利要求3所述的由化学式1表示的单体，其特征在于，在化学式1-1和化学式1-2中，所述Da、Ea、Eb以及Ec独立地是从群组1中选出的环基或至少一个氢被取代基置换的从群组1中选出的环基：[群组1]其中在群组1中，Z1和Z2各自独立地是单键、经取代或未经取代的C1到C20亚烷基、经取代或未经取代的C3到C20亚环烷基、经取代或未经取代的C6到C20亚芳基、经取代或未经取代的C2到C20亚杂芳基、经取代或未经取代的C2到C20亚烯基、经取代或未经取代的C2到C20亚炔基、C＝O、NR、氧、硫或其组合，Z3是氮、CR或其组合，以及所述R是氢、经取代或未经取代的C1到C10烷基、卤素原子、含卤素基团或其组合。5.根据权利要求3所述的由化学式1表示的单体，其特征在于，在化学式1-1和化学式1-2中，所述Xa是从群组2中选出的环基或至少一个氢被取代基置换的从群组2中选出的环基：[群组2]6.根据权利要求2所述的由化学式1表示的单体，其特征在于，在化学式1-1中，所述Xa、Da、Ea以及Eb中的至少一个是包含羟基的基团，以及在化学式1-2中，所述Xa、Da、Ea、Eb以及Ec中的至少一个是包含羟基的基团。7.根据权利要求1所述的由化学式1表示的单体，其特征在于，所述单体的分子量是800到5000。8.一种有机层组合物，其特征在于，包括由化学式1表示的单体，以及溶剂：[化学式1]其中在化学式1中，X是经取代或未经取代的芳环基团，A、B以及C各自独立地是由化学式2表示的基团，k、m...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔有廷，金润俊，朴裕信，朴惟廷，宋炫知，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR