有机层组成物以及形成图案的方法技术

本发明专利技术提供一种有机层组成物以及形成图案的方法，该有机层组合物包含热收缩率为10％到70％的第一化合物、热收缩率小于所述第一化合物的第二化合物以及溶剂；以及一种通过使所述有机层组成物固化获得的有机层以及一种使用所述有机层组成物形成图案的方法。可以提供同时确保耐蚀刻性和平面化特征的有机层。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉参考本申请要求2015年6月2日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2015-0078036号的优先权和权益，所述专利申请的全部内容以引用的方式并入本文中。
本专利技术涉及一种有机层组成物、一种使用所述有机层组成物制造的有机层以及一种使用所述有机层组成物形成图案的方法。
技术介绍
最近，半导体行业已经研发出具有几纳米到几十纳米尺寸的图案的超精细技术。此类超精细技术主要需要有效的光刻技术。典型的光刻技术包含：在半导体衬底上提供材料层；在材料层上涂布光刻胶层；将光刻胶层曝光并且显影以提供光刻胶图案；以及使用光刻胶图案作为掩模来蚀刻材料层。当今，根据待形成的图案的较小尺寸，仅仅通过上述典型光刻技术难以提供具有极好轮廓的精细图案。因此，可以在材料层与光刻胶层之间形成被称作硬掩模层的层来提供精细图案。硬掩模层起到中间层的作用，用于经由选择性蚀刻工艺将光刻胶的精细图案转印到材料层。因此，硬掩模层需要具有如耐热性和耐蚀刻性等特征以在多个蚀刻工艺期间为耐受的。另一方面，最近已经提出通过以旋涂式涂布法代替化学气相沉积来形成硬掩膜层。旋涂式涂布法易于进行并且还可以改进间隙填充特征和平面化特征。在本文中，需要在无空隙的情况下填充图案的间隙填充特征，因为可以必要地形成多图案来实现精细图案。另外，当衬底具有步长(step)时或当图
案闭合区域和无图案区域一起存在于晶片上时，硬掩模层的表面需要通过底层平面化。因此，需要具有极好的图案填充特征和平面化特征以及保持机械特性的有机层材料。
技术实现思路
一个实施例提供具有改进的间隙填充特征和平面化特征同时满足耐蚀刻性的有机层组成物。另一个实施例提供同时满足机械特征和平面化特征的有机层。又一个实施例提供一种使用有机层组成物形成图案的方法。根据一个实施例，有机层组成物包含热收缩率为约10％到约70％的第一化合物、热收缩率小于第一化合物的第二化合物以及溶剂。通过以下方法计算热收缩率。[测量热收缩率的方法]使约1克化合物溶解于约10克丙二醇单甲基醚乙酸酯(propylene glycol monomethyl ether acetate，PGMEA)中以制备组成物。将所述组成物涂布在图案化衬底上，分别在所述衬底的单元部分和周围部分处测量经涂布膜厚度(Tk1)。接着，在约400℃下热处理经涂布的衬底约2分钟以提供膜，并且分别在膜的单元部分和周围部分处测量膜的厚度(Tk2)。接着，分别通过计算公式1获得膜的单元部分和周围部分处的各热收缩率(％)，并且各热收缩率的算术平均值被视为化合物的热收缩率。[计算公式1]化合物的热收缩率＝(经涂布膜厚度(Tk1)-固化后膜厚度(Tk2))/(经涂布膜厚度(Tk1))×100可以约1∶99到约99∶1的重量比包含第一化合物和第二化合物。第一化合物的热收缩率可以是约10％到约60％。第一化合物可以包含由化学式1表示的部分。[化学式1]在化学式1中，Ar1是包含至少一个经取代或未经取代的苯环的环基，R1是单键、经取代或未经取代的C1到C30亚烷基、经取代或未经取代的C3到C30亚环烷基、经取代或未经取代的C6到C30亚芳基、经取代或未经取代的C3到C30亚环烯基、经取代或未经取代的C7到C20亚芳烷基、经取代或未经取代的C1到C20亚杂烷基、经取代或未经取代的C2到C30亚杂环烷基、经取代或未经取代的C2到C30亚杂芳基、经取代或未经取代的C2到C30亚烯基、经取代或未经取代的C2到C30亚炔基或其组合，n1是1到100的整数，以及*是连接点。在化学式1中，Ar1可以由族群1的基团中选出。[族群1]在族群1中，R10到R57独立地是氢、羟基、卤素、经取代或未经取代的C1到C30烷基、经取代或未经取代的C3到C30环烷基、经取代或未经取代的C6到C30芳基、经取代或未经取代的C3到C30环烯基、经取代或未经取代的C7到C20芳烷基、经取代或未经取代的C1到C20杂烷基、经取代或未经取代的C20到C30杂环烷基、经取代或未经取代的C2到C30杂芳基、经取代或未经取代的C2到C30烯基、经取代或未经取代的C2到C30炔基或其组合，n10到n57独立地是1到6的整数，并进一步通过环的结合位置的数目来限定，其中R10到R57的各自一者结合至所述环，以及Y是C＝O、氧(O)、硫(S)、CRbRc、NRd或其组合，其中Rb到Rd独立地是氢、经取代或未经取代的C1到C10烷基、卤素原子或其组合。在化学式1中，R1可以由族群2的基团中选出。[族群2]在族群2中，R58到R114独立地是氢、羟基、卤素、经取代或未经取代的C1到C30烷基、经取代或未经取代的C3到C30环烷基、经取代或未经取代的C6到C30芳基、经取代或未经取代的C3到C30环烯基、经取代或未经取代的C7到C20芳烷基、经取代或未经取代的C1到C20杂烷基、经取代或未经取代的
C20到C30杂环烷基、经取代或未经取代的C2到C30杂芳基、经取代或未经取代的C2到C30烯基、经取代或未经取代的C2到C30炔基或其组合，n66是0到30的整数，Z是C＝O、氧(O)、硫(S)、CRbRc、NRd或其组合，其中Rb到Rd独立地是氢、经取代或未经取代的C1到C10烷基、卤素原子或其组合。第一化合物可以是重量平均分子量为约1,000到约30,000的聚合物。第二化合物可以包含：包含由化学式2表示的部分的化合物、包含由化学式3表示的部分的化合物、包含由化学式4表示的部分的化合物或其组合。[化学式2]在化学式2中，Ar2和Ar3独立地是包含至少一个经取代或未经取代的苯环的环基，R2和R3独立地是单键、经取代或未经取代的C1到C30亚烷基、经取代或未经取代的C3到C30亚环烷基、经取代或未经取代的C6到C30亚芳基、经取代或未经取代的C3到C30亚环烯基、经取代或未经取代的C7到C20亚芳烷基、经取代或未经取代的C1到C20亚杂烷基、经取代或未经取代的C2到C30亚杂环烷基、经取代或未经取代的C2到C30亚杂芳基、经取代或未经取代的C2到C30亚烯基、经取代或未经取代的C2到C30亚炔基或其组合，n2是1到100的整数，以及*是连接点。[化学式3]在化学式3中，A是经取代或未经取代的环基，R4到R9独立地是经取代或未经取代的C1到C10烷基、经取代或未经取代的C6到C30芳环基、经取代或未经取代的C3到C20环烷基、经取代或未经取代的C3到C20环烯基或其组合，X1到X6独立地是氢、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、经取代或未经取代的C1到C30烷氧基或其组合，n3到n8独立地是0到6的整数，以及1≤n3+n4+n5+n6+n7+n8≤6。[化学式4]在化学式4中，B是经取代或未经取代的环基，B′是经取代或未经取代的多环芳香族基，L是单键或经取代或未经取代的C1到C6亚烷基，以及n9是1到4范围内的整数。在化学式2中，Ar2和Ar3可以独立地由族群1中选出。在化学式2中，R2和R3可以独立地由族群2中选出。在化学式3中，A可以是由族群3中选出的环基或经取代的环基(经另一个取代基取代的所述环基)。[族群3]在化学式4中，B可以是由族群3中选出的环基或经取代的环基(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机层组成物，包括第一化合物，所述第一化合物的热收缩率为10％到70％，第二化合物，所述第二化合物的热收缩率小于所述第一化合物的热收缩率，以及溶剂，其中所述第一化合物的热收缩率及所述第二化合物的热收缩率通过以下方法计算：使1克化合物溶解于10克丙二醇单甲基醚乙酸酯中以制备组成物，将所述组成物涂布在经图案化的衬底上，分别在所述衬底的单元部分以及周围部分处测量经涂布膜厚度Tk1，在400℃下热处理经涂布的所述衬底2分钟以提供膜，以及分别在所述膜的单元部分以及周围部分处测量所述膜的厚度Tk2，以及分别通过计算公式1获得所述膜的单元部分以及周围部分处的各热收缩率，以及所述各热收缩率的算术平均值被视为所述化合物的热收缩率：[计算公式1]化合物的热收缩率＝(经涂布膜厚度Tk1‑固化后膜厚度Tk2)/(经涂布膜厚度Tk1)×100。

【技术特征摘要】
2015.06.02 KR 10-2015-00780361.一种有机层组成物，包括第一化合物，所述第一化合物的热收缩率为10％到70％，第二化合物，所述第二化合物的热收缩率小于所述第一化合物的热收缩率，以及溶剂，其中所述第一化合物的热收缩率及所述第二化合物的热收缩率通过以下方法计算：使1克化合物溶解于10克丙二醇单甲基醚乙酸酯中以制备组成物，将所述组成物涂布在经图案化的衬底上，分别在所述衬底的单元部分以及周围部分处测量经涂布膜厚度Tk1，在400℃下热处理经涂布的所述衬底2分钟以提供膜，以及分别在所述膜的单元部分以及周围部分处测量所述膜的厚度Tk2，以及分别通过计算公式1获得所述膜的单元部分以及周围部分处的各热收缩率，以及所述各热收缩率的算术平均值被视为所述化合物的热收缩率：[计算公式1]化合物的热收缩率＝(经涂布膜厚度Tk1-固化后膜厚度Tk2)/(经涂布膜厚度Tk1)×100。2.根据权利要求1所述的有机层组成物，其中以1∶99到99∶1的重量比包含所述第一化合物以及所述第二化合物。3.根据权利要求1所述的有机层组成物，其中所述第一化合物的热收缩率是10％到60％。4.根据权利要求1所述的有机层组成物，其中所述第一化合物包括由化学式1表示的部分：[化学式1]其中，在化学式1中，Ar1是包含至少一个经取代或未经取代的苯环的环基，R1是单键、经取代或未经取代的C1到C30亚烷基、经取代或未经取代
\t的C3到C30亚环烷基、经取代或未经取代的C6到C30亚芳基、经取代或未经取代的C3到C30亚环烯基、经取代或未经取代的C7到C20亚芳烷基、经取代或未经取代的C1到C20亚杂烷基、经取代或未经取代的C2到C30亚杂环烷基、经取代或未经取代的C2到C30亚杂芳基、经取代或未经取代的C2到C30亚烯基、经取代或未经取代的C2到C30亚炔基或其组合，n1是1到100的整数，以及*是连接点。5.根据权利要求1所述的有机层组成物，其中化学式1中的所述Ar1由族群1的基团中选出：[族群1]其中，在族群1中，R10到R57独立地是氢、羟基、卤素、经取代或未经取代的C1到C30烷
\t基、经取代或未经取代的C3到C30环烷基、经取代或未经取代的C6到C30芳基、经取代或未经取代的C3到C30环烯基、经取代或未经取代的C7到C20芳烷基、经取代或未经取代的C1到C20杂烷基、经取代或未经取代的C20到C30杂环烷基、经取代或未经取代的C2到C30杂芳基、经取代或未经取代的C2到C30烯基、经取代或未经取代的C2到C30炔基或其组合，n10到n57独立地是1到6的整数，并进一步通过环的结合位置的数目来限定，其中R10到R57的各自一者结合至所述环，以及Y是C＝O、氧、硫、CRbRc、NRd或其组合，其中Rb到Rd独立地是氢、经取代或未经取代的C1到C10烷基、卤素原子或其组合。6.根据权利要求1所述的有机层组成物，其中在化学式1中，所述R1由族群2的基团中选出：[族群2]其中，在族群2中，R58到R114独立地是氢、羟基、卤素、经取代或未经取代的C1到C30烷基、经取代或未经取代的C3到C30环烷基、经取代或未经取代的C6到C30芳基、经取代或未经取代的C3到C30环烯基、经取代或未经取代的C7到C20芳烷基、经取代或未经取代的C1到C20杂烷基、经取代或未经取代的C20到C30杂环烷基、经取代或未经取代的C2到C30杂芳基、经取代或未
\t经取代的C2到C30烯基、经取代或未经取代的C2到C30炔基或其组合，n66是0到30的整数，以及Z是C＝O、氧、硫、CRbRc、NRd或其组合，其中Rb到Rd独立地是氢、经取代或未经取代的C1到C10烷基、卤素原子或其组合。7.根据权利要求1所述的有机层组成物，其中所述第一化合物是重量平均分子量为1,000到30,000的聚合物。8.根据权利要求1所述的有机层组成物，其中所述第二化合物包括：包含由化学式2表示的部分的化合物、包含由化学式3表示的部分的化合物、包含由化学式4表示的部分的化合物或其组合：[化学式2]其中，在化学式2中，Ar2以及Ar3独立地是包含至少一个经取代或未经取代的苯环的环基，R2以及R3独立地是单键、经取代或未经取代的C1到C30亚烷基、经取代或未经取代的C3到C30亚环烷基、经取代或未经...

【专利技术属性】
技术研发人员：金旼秀，南沇希，白载烈，宋炫知，尹星莉，郑瑟基，洪承希，黄善民，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR