聚合物、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聚合物、有机层组成物以及形成图案的方法，其包含由化学式1表示的结构单元的聚合物，和包含所述聚合物的有机层组成物，以及形成图案的方法。化学式1与具体实施方式中所定义的相同。本发明专利技术提供的聚合物具有改进的溶解度，同时确保抗蚀刻性；有机层组成物具有机械特征和涂膜特性。

Polymer, organic layer composition, and method of forming pattern

The present invention provides a polymer, organic layer composition and pattern forming method, comprising a structural unit represented by chemical formula 1 polymer, and the organic layer comprising the polymer composition, and method of forming pattern. Chemical formula 1 is the same as defined in the concrete embodiment. The polymers provided by the invention have improved solubility while ensuring etch resistance; organic layer compositions have mechanical characteristics and film coating properties.

【技术实现步骤摘要】
聚合物、有机层组成物以及形成图案的方法相关申请的交叉引用本申请主张2015年10月23日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2015-0148199号的优先权和权益，其全部内容以引用的方式并入本文中。
本专利技术公开一种聚合物、包含所述聚合物的有机层组成物以及使用所述有机层组成物形成图案的方法。
技术介绍
最近，半导体行业已发展到具有几纳米到几十纳米尺寸的图案的超精细技术。所述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，根据未来形成的图案的较小尺寸，仅仅通过上述典型的光刻技术难以提供轮廓清晰的精细图案。因此，可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，所述中间层用于经由选择性蚀刻工艺来将光刻胶的精细图案转移到材料层上。因此，硬掩模层需要具有如耐热性和抗蚀刻性等特征以在多个蚀刻工艺期间为耐受的。另一方面，最近已经提出了通过旋涂法取代化学气相沉积来形成硬掩模层。旋涂法易于进行并且还可以改进间隙填充特征和平坦化特征。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，因为可必要地形成多图案来实现精细图案。另外，当衬底具有梯级时或当图案闭合区域和无图案区域一起存在于芯片上时，硬掩模层的表面需要通过底层平面化。需要研发满足硬掩模层特征的有机层材料。
技术实现思路
一个实施例提供一种具有改进的溶解度，同时确保抗蚀刻性的聚合物。另一实施例提供一种具有机械特征和涂膜特性的有机层组成物。又一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，提供一种包含由化学式1表示的结构单元的聚合物。[化学式1]在化学式1中，A1和A2独立地为经取代或未经取代的芳环基，或经取代或未经取代的杂芳环基，B为二价有机基团，X为O、S、Te、Se或NRa，其中Ra为氢、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C7到C30芳烷基、经取代或未经取代的C1到C30杂烷基、经取代或未经取代的C2到C30杂环烷基、经取代或未经取代的C2到C30杂环基、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、羟基、卤素原子、含卤素的基团或其组合，Y为经取代或未经取代的C6到C30芳基，或经取代或未经取代的C3到C30杂芳基，且*为连接点。Y可为衍生自族群1的化合物的单价基团，且所述单价基团的至少一个氢可经置换或未经置换。[族群1]在族群1中，每一化合物与化学式1的连接点不受特定限制。在化学式1中，A1和A2可为具有A1和A2独立地为单环或约2到4个稠合环的结构的基团。在化学式1中，A1和A2可独立地为衍生自族群2的化合物中的一者的三价基团，且三价基团的至少一个氢可经置换或未经置换。[族群2]在族群2中，Z20到Z22独立地为氮(N)、CRb或其组合，其中Rb为氢、经取代或未经取代的C1到C10烷基、卤素原子、含卤素的基团或其组合，Z23和Z24独立地为C＝O、O、S、CRcRd、NRe或其组合，其中Rc到Re独立地为氢、经取代或未经取代的C1到C10烷基、卤素原子、含卤素的基团或其组合，且每一化合物与化学式1的连接点不受特定限制。在化学式1中，B可由化学式2表示。[化学式2]在化学式2中，a和b独立地为0到2的整数，且L为衍生自族群3中的一者的经取代或未经取代的二价基团且所述二价基团的至少一个氢经置换或未经置换：[族群3]在族群3中，M为经取代或未经取代的C1到C5亚烷基、-O-、-S-、-SO2-或C＝O。聚合物的重量平均分子量可为约1,000到约20,000。根据另一实施例，有机层组成物包含含由化学式1表示的结构单元和由化学式2表示的结构单元的聚合物和溶剂。聚合物可以按有机层组成物的总量计约0.1重量％到约50重量％的量存在。根据又一实施例，一种形成图案的方法包含：在衬底上提供材料层，在材料层上涂覆有机层组成物，热处理有机层组成物以形成硬掩模层，在硬掩模层上形成含硅薄层，在含硅薄层上形成光刻胶层，使光刻胶层曝光并且显影以形成光刻胶图案，使用光刻胶图案选择性地去除含硅薄层和硬掩模层以使材料层的一部分暴露，以及蚀刻材料层的暴露部分。有机层组成物可使用旋涂法涂覆。所述方法可还包含在形成光刻胶层之前形成底部抗反射涂层(BARC)。根据一个实施例的聚合物具有改进的溶解度以及确保抗蚀刻性，因此可在溶液法期间具有极好的涂布以及增加亲水性和改善与下层的亲和力。当聚合物用于形成有机层时，所述层可同时具有令人满意的机械特征和平坦化特征。附图说明图1为解释评估平坦化特征的计算方程式2的参考附图。具体实施方式本专利技术的示例性实施例将在下文中进行详细描述，并且可容易地由具有相关领域通常常识的人员执行。然而，本专利技术可按多种不同形式实施，并且不限于本文中所阐述的示例性实施例。如本文所使用，当未另外提供定义时，术语‘取代’可指由选自以下的取代基代替化合物的氢而经取代者：卤素原子、羟基、烷氧基、硝基、氰基、氨基、叠氮基、甲脒基、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到C20烷基、C2到C20烯基、C2到C20炔基、C6到C30芳基、C7到C30芳烷基、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。如本文所用，当未另外提供定义时，术语‘杂’是指包含1到3个由以下各者中选出的杂原子：N、O、S以及P。如本文所用，当未另外提供定义时，‘*’表示化合物或化合物的部分的连接点。另外，衍生自化合物A的‘单价基团’由置换化合物A中的一个氢形成。举例来说，衍生自苯基(benzenegroup)的单价基团变为苯基(phenylgroup)。另外，衍生自化合物A的‘二价基团’为通过置换化合物A中的两个氢且形成两个连接点的二价基团。举例来说，衍生自苯基的二价基团变为亚苯基。同样，衍生自化合物A的‘三价基团’为通过置换化合物A中的三个氢且形成三个连接点的三价基团。下文中，描述根据一个实施例的聚合物。根据一个实施例的聚合物包含由化学式1表示的结构单元。[化学式1]在化学式1中，A1和A2独立地为经取代或未经取代的芳环基，或经取代或未经取代的杂芳环基，B为二价有机基团，X为O、S、Te、Se或NRa，其中Ra为氢、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C7到C30芳烷基、经取代或未经取代的C1到C30杂烷基、经取代或未经取代的C2到C30杂环烷基、经取代或未经取代的C2到C30杂环基、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、羟基、卤素原子或其组合，Y为经取代或未经取代的C6到C30芳基，或经取代或未经取代的C3到C30杂芳基，且*为连接点。由化学式1表示的结构单元包含叔碳(tertiarycarbon)。本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚合物，其特征在于，包括由化学式1表示的结构单元：[化学式1]

【技术特征摘要】
2015.10.23 KR 10-2015-01481991.一种聚合物，其特征在于，包括由化学式1表示的结构单元：[化学式1]其中，在化学式1中，A1和A2独立地为经取代或未经取代的芳环基，或经取代或未经取代的杂芳环基，B为二价有机基团，X为O、S、Te、Se或NRa，其中Ra为氢、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C7到C30芳烷基、经取代或未经取代的C1到C30杂烷基、经取代或未经取代的C2到C30杂环烷基、经取代或未经取代的C2到C30杂环基、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、羟基、卤素原子、含卤素的基团或其组合，Y为经取代或未经取代的C6到C30芳基，或经取代或未经取代的C3到C30杂芳基，以及*为连接点。2.根据权利要求1所述的聚合物，其特征在于，Y为衍生自族群1的化合物的单价基团，且所述单价基团的至少一个氢经置换或未经置换：[族群1]其中，在族群1中，每一化合物与化学式1的连接点不受限制。3.根据权利要求1所述的聚合物，其特征在于，A1和A2为具有A1和A2独立地为单环或2到4个稠合环的结构的基团。4.根据权利要求1所述的聚合物，其特征在于，A1和A2独立地为衍生自族群2的化合物中的一者的三价基团，且所述三价基团的至少一个氢经置换或未经置换：[族群2]其中，在族群2中，Z20到Z22独立地为氮、CRb或其组合，其中Rb为氢、经取代或未经取代的C1到C10烷基、卤素原子、含卤素的基团或其组合，Z23和Z24独立地为C＝O、O、S、CRcRd、NRe或其组合，其中Rc到Re独立地为氢、经取代或未经取代的C1到C10烷基、卤素原子、含卤素的基团或其组合，以及每一化合物与化学式1的连接点不受限制。5.根据权利要求1所述的聚合物，其特征在于，B由化学式2表示：[化学式2]其中，在化学式2中，a和b独立地为0到2的整数，以及L为衍生自族群3中的一者的经取代或未经取代的二价基团且所述二价基团的至少一个氢经置换或未经置换：[族群3]其中，在族群3中，M为经取代或未经取代的C1到C5亚烷基、O、S、SO2或C＝O。6.根据权利要求1所述的聚合物，其特征在于，所述聚合物的重量平均分子量为1,000到20,000。7.一种有机层组成物，其特征在于，包括包含由化学式1表示的结构单元的聚合物以及溶剂：[化学式1]其中，在化学式1中，A1和A2独立地为经取代或未经取代的芳环基，或经取代或未经取代的杂芳环基，B为二价有机基团，X为O、S、Te、Se或NRa，其中Ra为氢、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...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴惟廷，梁善暎，权孝英，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR