聚合物、有机层组合物、有机层以及形成图案的方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请主张2014年11月28日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第 10-2014-0169131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。
技术领域
[0003] 本发明公开一种聚合物、包含所述聚合物的有机层组合物、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。
【背景技术】
[0004] 近来，半导体工业已开发具有数纳米至数十纳米尺寸图案的超精细技术。所述超 精细技术本质上需要有效平版印刷（lithographic)技术。典型平版印刷技术包含在半 导体衬底上提供材料层；在其上涂布光致抗蚀剂层；将其曝光和显影以提供光致抗蚀剂图 案；以及使用光致抗蚀剂图案作为掩模来蚀刻材料层。如今，根据待形成图案小型化，难以 仅通过上述典型平版印刷技术提供具有极好轮廓的精细图案。因此，可以在材料层与光致 抗蚀剂层之间形成称为硬掩模层的层以得到精细图案。硬掩模层发挥中间层的作用，将光 致抗蚀剂的精细图案通过选择性蚀刻工艺转移到材料层。因此，硬掩模层需要具有如耐热 性和耐蚀刻性等在多个蚀刻工艺期间耐受的特征。另一方面，近来已建议通过旋涂法代替 化学气相沉积形成硬掩模层。旋涂法容易进行，并且也可以改善间隙填充特征和平坦化特 征。然而，旋涂法需要溶剂的可溶性。需要开发满足硬掩模层特征的有机层材料。
【发明内容】
[0005] -个实施例提供一种同时确保溶剂可溶性、耐蚀刻性以及储存稳定性的聚合物。
[0006] 另一个实施例提供一种包含所述聚合物的有机层组合物。
[0007] 又一个实施例提供一种同时确保耐蚀刻性以及平坦化特征的有机层。
[0008] 再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。
[0009] 根据一个实施例，提供一种包含由化学式1表示的部分的聚合物。
[0010] [化学式1]
[0011] 12345 在化学另 2 A1和A 2各自独立地是衍生自含氮原子的芳环基团的二价基团， 3 A3和A 4各自独立地是由化学式2表示的二价基团，以及 4 η 是 0 或 1。 5 氮原子与经取代或未经取代的C1到C30烷基、被至少一个氧原子（-0-)间断开的 经取代或未经取代的C1到C30烷基、含羰基（_C( = 0)_)的基团或其组合键结。
[0017] [化学式2]
[0018]
[0019] 在化学式2中，
[0020] X1和X 2各自独立地是经取代或未经取代的C6到C30芳基，以及
[0021] X3是经取代或未经取代的C6到C50亚芳基。
[0022] 经取代或未经取代的含氮原子的芳环基团可以是群组1中列出的化合物中的一 个。
[0023] [群组 1]
[0024]
[0025] 在群组1中，
[0026] R1、R2以及R 3独立地是经取代或未经取代的Cl到C30烷基、被至少一个氧原子 (-〇-)间断开的经取代或未经取代的C1到C30烷基、含羰基（_C( = 0)-)的基团或其组合， [0027] Z1到Z 6独立地是羟基（-OH)、甲氧基（-0CH 3)、乙氧基（_0C2H5)、卤素 (-F、-Cl、-Br、-I)、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C1到C20烷基胺基、经取代或未经取代的C7到C20芳基烷基、 经取代或未经取代的C1到C20杂烷基、经取代或未经取代的C2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C1到C4烷基醚基、经取代或未经取代 的C7到C20芳基亚烷基醚基、经取代或未经取代的C1到C30卤烷基或其组合，以及
[0028] a、b、c、d、e以及f各自独立地是0到2的整数。
[0029] R1、R2以及R3可以是包含至少三个碳的基团。
[0030] R1、!?2以及R3可以是由化学式3到化学式6中的一个表示的基团。
[0031] [化学式3]
[0032] -(CkH2k+1)
[0033] [化学式4]
[0034]
[0035] [化学式5]
[0036]
[0037] [化学式6]
[0038] 1234567 在化学式3到化字式6中， 2 k、m以及t各自独立地是介于1到10范围内的整数。 3 在化学式3中，k可以是3到10的整数。 4 在化学式6中，_(CkH2k+1)可以是叔丁基。 5 在化学式2中，X1和X 2可以各自独立地是衍生自群组2中列出的化合物中的一个 的单价基团，并且X3可以是衍生自群组2中列出的化合物中的一个的二价基团。 6
[群组 2] 7
[0046] 在化学式2中，X\X2以及X 3中的至少一个可以是衍生自经取代或未经取代的萘、 经取代或未经取代的联苯、经取代或未经取代的芘、经取代或未经取代的茈、经取代或未经 取代的苯并芘、经取代或未经取代的蔻或其组合的基团。
[0047] 聚合物可以包含由化学式1-1到化学式1-4中的一个表示的重复单元结构。
[0048] [化学式 1-1]
[0049]
[0050]
[0051] 12 2
[0054]
[0055] 12345678 在化学式1-1到化学式1-4中， 2 R4和R 5各自独立地是经取代或未经取代的C1到C30烷基、被至少一个氧原子 (-〇-)间断开的经取代或未经取代的C1到C30烷基、含羰基（_C( = 0)_)的基团或其组合， 3 Z11到Z 22各自独立地是羟基（-OH)、甲氧基（-0CH 3)、乙氧基（_0C2H5)、卤素 (-F、-Cl、-Br或-I)、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C1到C20烷基胺基、经取代或未经取代的C7到C20芳基烷基、 经取代或未经取代的C1到C20杂烷基、经取代或未经取代的C2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C1到C4烷基醚基、经取代或未经取代 的C7到C20芳基亚烷基醚基、经取代或未经取代的C1到C30卤烷基或其组合， 4 η11到η 22各自独立地是0到2的整数，以及 5 η°是2到300的整数。 6 聚合物的重量平均分子量可以是约1，000到约200, 000。 7 根据另一个实施例，提供一种包含所述聚合物和溶剂的有机层组合物。 8 以所述有机层组合物的总量计，所述聚合物可以约0. 1重量％到约30重量％的量 存在。
[0064] 根据又一个实施例，提供一种通过固化所述有机层组合物获得的有机层。
[0065] 根据另一个实施例，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和显影以形 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以暴露所述材料层 的一部分，以及蚀刻所述材料层的暴露部分。
[0066] 所述有机层组合物可以使用旋涂法来施用。
[0067] 所述有机层可以通过在约100°C到约500°C下热处理形成。
[0068] 所述方法可以还包含在形成所述光致抗蚀剂层之前形成底部抗反射涂层（bottom antireflective coating，BARC)〇
[0069] 所述含硅薄层可以包含SiCN、SiOC、SiON、SiOCN、SiC、SiN或其组合。
[0070] 可以提供具有改善的溶解性、耐蚀刻性以及储存稳定性的有机层材料。
【具体实施方式】
[0071] 本发明的示例性实施例将在下文中加以详细描述，并且可以轻易地由相关技术领 域的一般技术人员执行。然而，本发明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。
[0072] 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原子而经取代者：卤素原子（F、Br、C1或I)、羟基、烷氧基、硝基、 氛基、氣基、置氣基、脉基、餅基、亚餅基、幾基、胺甲醜基、硫醇基、醋基、駿基或其盐、横酸基 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、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、C3到C30杂环烷基以及其组合。
[0073] 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、0、S以及 P中选出的杂原子。
[0074] 当并未另外提供定义时，本文所用的指示化合物或化合物的部分的连接点。
[0075] 此外，衍生自A化合物的'单价基团'是指取代A化合物中一个氢的单价基团。举 例来说，衍生自苯基团的单价基团变成苯基。此外，衍生自A化合物的'二价基团'是指取 代A化合物中两个氢以形成两个连接点的二价基团。举例来说，衍生自苯基团的二价基团 变成亚苯基。
[0076] 在下文中，描述根据一个实施例的聚合物。
[0077] 根据一个实施例的聚合物包含由化学式1表示的部分。
[0078] [化学式1]
[0079]
[0080] 在化学式1中，
[0081] A1和A 2各自独立地是衍生自含氮原子的芳环基团的二价基团，
[0082] A3和A 4各自独立地是由化学式2表示的二价基团，以及
[0083] η 是 0 或 1。
[0084] 氮原子与经取代或未经取代的Cl到C30烷基、被至少一个氧原子（-0-)间断开的 经取代或未经