硬掩模组合物、其制法和使用其形成图案化的层的方法技术

提供硬掩模组合物、其制法和使用其形成图案化的层的方法。所述硬掩模组合物可包括石墨烯量子点、金属化合物、和溶剂。所述金属化合物可与所述石墨烯量子点化学键合(例如，共价键合)。所述金属化合物可包括金属氧化物、金属碳化物、或其组合。所述金属氧化物可包括如下的至少一种：锆(Zr)氧化物、钛(Ti)氧化物、钨(W)氧化物、或铝(Al)氧化物，和所述金属碳化物可包括如下的至少一种：锆(Zr)碳化物、钛(Ti)碳化物、钨(W)碳化物、或铝(Al)碳化物。所述石墨烯量子点可通过M‑O‑C键或M‑C键与所述金属化合物键合，其中M为金属元素，O为氧，且C为碳。

Hard Mask Composition, Method of Making and Method of Forming Patterned Layer Using Hard Mask Composition

A hard mask composition, its preparation method and a method of using it to form a patterned layer are provided. The hard mask composition may include graphene quantum dots, metal compounds, and solvents. The metal compound can be chemically bonded with the graphene quantum dot (e.g., covalently bonded). The metal compounds may include metal oxides, metal carbides, or combinations thereof. The metal oxide may include at least one of the following: zirconium (Zr) oxide, titanium (Ti) oxide, tungsten (W) oxide, or aluminum (Al) oxide, and the metal carbide may include at least one of the following: zirconium (Zr) carbide, titanium (Ti) carbide, tungsten (W) carbide, or aluminum (Al) carbide. The graphene quantum dot can be bonded with the metal compound by M_O_C bond or M_C bond, in which M is a metal element, O is oxygen and C is carbon.

【技术实现步骤摘要】
硬掩模组合物、其制法和使用其形成图案化的层的方法对相关申请的交叉引用本申请要求2017年7月14日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2017-0089672的权益，将其公开内容全部引入本文作为参考。
本公开内容涉及硬掩模组合物、其制备方法、和使用所述硬掩模组合物形成图案化的层(和/或电子器件)的方法。
技术介绍
通常，光刻工艺包括在半导体基底上形成材料层，将光刻胶涂布在材料层上，通过将光刻胶曝光和显影而将光刻胶图案化为光刻胶图案，然后在使用光刻胶图案作为掩模的同时蚀刻材料层。光刻工艺是用于制造半导体器件/电子器件的基础工艺。然而，通过使用仅光刻胶图案，可难以形成具有大的高宽比(aspectratio)和小的线宽的图案化的层。因此，在光刻胶图案下面，可施加其刚性比光刻胶图案的刚性大的称作“硬掩模”的材料层。目前，可使用无定形碳层(ACL)作为硬掩模。然而，即使使用ACL作为硬掩模，也可不容易获得具有几十纳米或更小的线宽的超精细图案。此时，蚀刻层的超精细图案可坍塌(例如，倒塌或倾斜)，并且所述图案的边缘部分可未如所期望地精确地形成。因此，为了实现具有高的高宽比和小于几十纳米的线宽的精细/超精细图案，正在开发其它硬掩模材料。
技术实现思路
提供能够制造具有优异的抗蚀刻性的硬掩模的硬掩模组合物。提供能够制造如下硬掩模的硬掩模组合物：所述硬掩模适合用于形成具有高的高宽比的图案化的层。提供能够制造如下硬掩模的硬掩模组合物：所述硬掩模适合用于形成精细图案和/或超精细图案。提供制造和/或制备硬掩模组合物的方法。提供通过使用所述硬掩模组合物形成的硬掩模。提供使用所述硬掩模组合物将材料层图案化的方法。另外的方面将部分地在随后的描述中阐明且部分地将从所述描述明晰，或者可通过所呈现的实施方式的实践而获知。根据一些实例实施方式，硬掩模组合物可包括石墨烯量子点；与所述石墨烯量子点化学键合的金属化合物；和溶剂。在一些实例实施方式中，所述金属化合物可包括金属氧化物、金属碳化物、或其组合。在一些实例实施方式中，所述金属氧化物可包括如下的至少一种：锆(Zr)氧化物、钛(Ti)氧化物、钨(W)氧化物、或铝(Al)氧化物，和所述金属碳化物可包括如下的至少一种：锆(Zr)碳化物、钛(Ti)碳化物、钨(W)碳化物、或铝(Al)碳化物。在一些实例实施方式中，所述石墨烯量子点可与所述金属化合物共价键合。在一些实例实施方式中，所述石墨烯量子点可通过M-O-C键或M-C键与所述金属化合物键合，其中M为金属元素，O为氧，且C为碳。在一些实例实施方式中，所述石墨烯量子点可具有大于0nm且小于或等于约10nm的尺寸。在一些实例实施方式中，所述金属化合物可具有纳米颗粒的形式。在一些实例实施方式中，所述金属化合物具有纳米颗粒的形式，所述纳米颗粒可各自具有大于0nm且小于或等于约2nm的尺寸。在一些实例实施方式中，所述金属化合物的量可大于0重量％且小于或等于约10重量％，基于所述石墨烯量子点和所述金属化合物的总重量。在一些实例实施方式中，所述溶剂可包括有机溶剂。在一些实例实施方式中，所述溶剂可为非水溶剂。在一些实例实施方式中，所述有机溶剂可包括如下的至少一种：N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺(DMF)、四氢呋喃(THF)、或丙二醇甲基醚乙酸酯(PGMEA)。根据一些实例实施方式，形成图案化的层的方法可包括在基底上形成硬掩模图案和形成图案化的层。所述形成硬掩模图案可包括在所述基底上提供上述硬掩模组合物，由所述硬掩模组合物形成硬掩模；在所述硬掩模上形成图案化的光刻胶膜，通过使用所述图案化的光刻胶膜作为蚀刻掩模蚀刻所述硬掩模而形成硬掩模图案。所述基底可包括蚀刻对象部分。所述形成图案化的层可包括通过使用所述硬掩模图案作为蚀刻掩模蚀刻所述基底的蚀刻对象部分。在一些实例实施方式中，所述形成硬掩模图案可包括使用旋涂、丝网印刷、刮涂、喷涂、电喷射、浸涂、或棒涂之一在所述基底上提供所述硬掩模组合物。在一些实例实施方式中，所述形成硬掩模图案可包括在所述基底上提供所述硬掩模组合物之后将所述硬掩模组合物在大于0℃且小于或等于500℃的温度下热处理。在一些实例实施方式中，所述硬掩模可具有约10nm-约500nm的厚度。在一些实例实施方式中，所述硬掩模可为电绝缘层。根据一些实例实施方式，制备硬掩模组合物的方法可包括将金属化合物的前体和石墨烯量子点添加至溶剂；和由所述溶剂中的所述前体形成与所述石墨烯量子点化学键合的金属化合物。在一些实例实施方式中，在所述形成与所述石墨烯量子点化学键合的金属化合物之前，所述石墨烯量子点的碳含量可在约50原子％-约80原子％的范围内。在一些实例实施方式中，在所述形成与所述石墨烯量子点化学键合的金属化合物之前，所述石墨烯量子点可各自在其表面上包括OH基团或COOH基团的至少一种作为官能团。在一些实例实施方式中，所述金属化合物的前体可包括如下的至少一种：金属醇盐、金属氯化物、或金属氯化物水合物。在一些实例实施方式中，所述金属化合物可包括金属氧化物、金属碳化物、或其组合。在一些实例实施方式中，所述石墨烯量子点可通过M-O-C键或M-C键与所述金属化合物键合，其中M为金属元素，O为氧，且C为碳。在一些实例实施方式中，所述溶剂可为包括有机溶剂的非水溶剂。在一些实例实施方式中，所述有机溶剂可包括如下的至少一种：N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺(DMF)、四氢呋喃(THF)、或丙二醇甲基醚乙酸酯(PGMEA)。根据一些实例实施方式，可通过上述方法制造硬掩模组合物。所述硬掩模组合物可包括所述溶剂和与所述石墨烯量子点化学键合的所述金属化合物。所述溶剂可为包括有机溶剂的非水溶剂。在一些实例实施方式中，所述石墨烯量子点可通过M-O-C键或M-C键与所述金属化合物键合，其中M为金属元素，O为氧，且C为碳。在一些实例实施方式中，所述金属化合物的前体可包括如下的至少一种：金属醇盐、金属氯化物、或金属氯化物水合物。在一些实例实施方式中，所述石墨烯量子点可具有大于0nm且小于或等于约10nm的尺寸。在一些实例实施方式中，所述金属化合物的量可大于0重量％且小于或等于10重量％，基于所述石墨烯量子点和所述金属化合物的总重量。附图说明由结合附图考虑的一些实例实施方式的以下描述，这些和/或其它方面将变得明晰和更容易领会，其中：图1显示说明根据一些实例实施方式的硬掩模组合物的概念图；图2显示根据一些实例实施方式的硬掩模组合物的化学结构的图；图3显示说明根据对比例的组合物的概念图；图4显示用于解释根据一些实例实施方式的制造硬掩模组合物的方法的图；图5显示用于说明根据一些实例实施方式的硬掩模组合物的制造方法的化学反应式；图6显示用于解释根据一些实例实施方式的硬掩模组合物的制造方法的化学反应；图7A到7F为用于解释如何通过使用根据一些实例实施方式的硬掩模组合物将材料膜图案化的横截面图；图8显示对根据一些实例实施方式形成的硬掩模材料膜进行的傅立叶变换红外(FT-IR)光谱法分析的结果；和图9显示对根据对比例的GQD材料膜和根据一些实例实施方式的GQD-ZrO2材料膜进行的蚀刻试验的结果。具体实施方式现在将详细地介绍一些实例实施方式，其图示于附图中，其中相同的附图标记始终是指相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.硬掩模组合物，其包括：石墨烯量子点；与所述石墨烯量子点化学键合的金属化合物；和溶剂。

【技术特征摘要】
2017.07.14 KR 10-2017-00896721.硬掩模组合物，其包括：石墨烯量子点；与所述石墨烯量子点化学键合的金属化合物；和溶剂。2.如权利要求1所述的硬掩模组合物，其中所述金属化合物包括金属氧化物、金属碳化物、或其组合。3.如权利要求2所述的硬掩模组合物，其中所述金属氧化物包括如下的至少一种：锆(Zr)氧化物、钛(Ti)氧化物、钨(W)氧化物、或铝(Al)氧化物，和所述金属碳化物包括如下的至少一种：锆(Zr)碳化物、钛(Ti)碳化物、钨(W)碳化物、或铝(Al)碳化物。4.如权利要求1所述的硬掩模组合物，其中所述石墨烯量子点与所述金属化合物共价键合。5.如权利要求1所述的硬掩模组合物，其中所述石墨烯量子点经由M-O-C键或M-C键与所述金属化合物键合，其中M为金属元素，O为氧，且C为碳。6.如权利要求1所述的硬掩模组合物，其中所述石墨烯量子点的尺寸大于0nm且小于或等于10nm。7.如权利要求1所述的硬掩模组合物，其中所述金属化合物为纳米颗粒的形式。8.如权利要求7所述的硬掩模组合物，其中所述金属化合物的纳米颗粒各自具有大于0nm且小于或等于2nm的尺寸。9.如权利要求1所述的硬掩模组合物，其中所述金属化合物的量大于0重量％且小于或等于10重量％，基于所述石墨烯量子点和所述金属化合物的总重量。10.如权利要求1所述的硬掩模组合物，其中所述溶剂为有机溶剂。11.如权利要求1所述的硬掩模组合物，其中所述溶剂包括如下的至少一种：N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺(DMF)、四氢呋喃(THF)、或丙二醇甲基醚乙酸酯(PGMEA)。12.形成图案化的层的方法，所述方法包括：在基底上形成硬掩模图案,所述基底包括蚀刻对象部分，所述形成硬掩模图案包括在所述基底上提供如权利要求1-11任一项所述的硬掩模组合物，由所述硬掩模组合物形成硬掩模，在所述硬掩模上形成图案化的光刻胶膜，和使用所述图案化的光刻胶膜作为蚀刻掩模蚀刻所述硬掩模以形成所述硬掩模图案；和通过使用所述硬掩模图案作为蚀刻掩模蚀刻所述基底的蚀刻对象部分而形成图案化的层。13.如权利要求12所述的方法，其中所述形成硬...

【专利技术属性】
技术研发人员：李东郁，金尚元，薛珉洙，朴晟准，申铉振，李润姓，郑盛骏，A郑，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR