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CN106243326A - 聚合物、有机层组成物、有机层以及形成图案的方法 - Google Patents

聚合物、有机层组成物、有机层以及形成图案的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种包含由化学式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。[化学式1]所述化学式1与具体实施方式中所定义的相同。

Description

聚合物、有机层组成物、有机层以及形成图案的方法
相关申请的交叉引用
本发明要求2015年6月10日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2015-0081961号以及2016年3月30日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2016-0038560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
本发明揭示一种新颖的聚合物、一种包含所述聚合物的有机层组成物、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来形成图案的方法。
背景技术
最近，根据电子装置的尺寸下调(小型化)和复杂性的高度集成设计已经加快更高级材料和其相关工艺的发展，并且因此，使用常规的光刻胶的光刻法也需要新的图案化材料和技术。在图案化工艺中，称为硬掩模层的有机层可以形成为硬夹层以将光刻胶的精细图案转移到衬底上的足够深度处而不导致所述图案崩塌。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，需要硬掩模层具有如抗蚀刻性等等的特征以使其在多蚀刻工艺期间耐受。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模层。一般来说，因为耐热性和抗蚀刻性与旋涂特征具有折衷(trade-off)关系，所以需要满足所有特征的有机层材料。
发明内容
本发明的一个实施例提供一种具有改进的抗蚀刻性并且同时具有良好的溶解度特征的聚合物。
本发明的另一个实施例提供一种包含所述聚合物的有机层组成物。
本发明的又另一个实施例提供一种同时满足机械特征和膜平坦度的有机层。
本发明的再另一个实施例提供一种使用所述有机层组成物来形成图案的方法。
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，
A是包含至少一个杂原子的碳环基(carbon cyclic group)，
B是族群1中基团中的一种，并且
*是连接点。
当所述碳环基包含五边形环状部分并且所述五边形环状部分包含氮原子(N)作为杂原子时，所述碳环基包含至少两个杂原子。
[族群1]
在族群1中，
Ar1到Ar4各自独立地是经取代或未经取代的C6到C30芳基，
R11到R14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、经取代或未经取代的C1到C30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C1到C30烷氧基、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，
g到j各自独立地是介于0到2范围内的整数，
L是单键、经取代或未经取代的C1到C6亚烷基、经取代或未经取代的C6到C30亚芳基或其组合，
m是介于1到3范围内的整数，并且
*是连接点。
在化学式1中，杂原子可以是N、O、S、Te或Se。
在化学式1中，A可以是由族群2中选出的经取代或未经取代的环基。
[族群2]
在族群2中，
Z1和Z12是O、S、Te或Se，
Z2、Z5、Z6以及Z9是NRa、O、S、Te或Se，
Z3到Z4、Z7到Z8、Z10到Z11以及Z13到Z23是N，并且
Ra是氢、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芳基烷基、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。
在族群2中，连接点不受限制。
在族群1中，Ar1到Ar4各自独立地是由族群3中选出的经取代或未经取代的环基。
[族群3]
在族群3中，连接点不受限制。
所述聚合物可以包含由化学式1-1到化学式1-8表示的结构单元中的一种。
[化学式1-1]
[化学式1-2]
[化学式1-3]
[化学式1-4]
[化学式1-5]
[化学式1-6]
[化学式1-7]
[化学式1-8]
在化学式1-1到化学式1-8中，
Z101和Z104是N，
Z102是O、S、Te或Se，
Z103是NRa、O、S、Te或Se，
Ra和R101是氢、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芳基烷基、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，并且
*是连接点。
所述聚合物的重量平均分子量可以是约500到约20,000。
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成物。
按所述有机层组成物的总量计，所述聚合物可以约0.1重量％到约50重量％的量包含在内。
根据又另一个实施例，提供一种通过使所述有机层组成物固化来获得的有机层。
所述有机层可以包含硬掩模层。
根据另一个实施例，一种形成图案的方法包含在衬底上提供材料层，在所述材料层上涂覆所述有机层组成物，对所述有机层组成物进行热处理以形成硬掩模层，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刻胶层，使所述光刻胶层曝光并且显影以形成光刻胶图案，使用所述光刻胶图案选择性地去除所述含硅薄层和硬掩模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。
所述有机层组成物可以使用旋涂式涂布法来涂覆。
所述方法可以更包含在形成所述光刻胶层之前形成底部抗反射涂层(bottomantireflective coating；BARC)。
所述热处理可以在约100℃到约500℃下进行。
本发明提供一种具有极好的抗蚀刻性和耐热性并同时具有令人满意的溶解度特征，并且因此可适用于旋涂式涂布法中的新颖聚合物。
附图说明
图1是说明评估平坦化特征的视图。
具体实施方式
下文将详细地描述本发明的示例性实施例，并且所述实施例可以由具有相关技术中常识的人员容易地进行。然而，本发明可以多种不同形式实施，并且不应解释为局限于本文所阐述的示例性实施例。
如本文所用，当未另外提供定义时，术语“经取代的”可以指一种化合物被由以下中选出的取代基取代以代替化合物的氢原子：卤素原子(F、Br、C1或I)、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。
如本文所用，当未另外提供定义时，术语“杂”是指一种化合物包含1到3个由N、O、S、Se、Te以及P中选出的杂原子。
在下文中，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，
A是包含至少一个杂原子的碳环基，
B是族群1中基团中的一种，并且
*是连接点。
当所述碳环基包含五边形环状部分并且所述五边形环状部分包含氮原子(N)作为杂原子时，所述碳环基包含至少两个杂原子。
[族群1]
在族群1中，
Ar1到Ar4各自独立地是经取代或未经取代的C6到C30芳基，
R11到R14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、经取代或未经取代的C1到C30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C1到C30烷氧基、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，
g到j各自独立地是介于0到2范围内的整数，
L是单键、经取代或未经取代的C1到C6亚烷基、经取代或未经取代的C6到C30亚芳基或其组合，
m是介于1到3范围内的整数，并且
*是连接点。
聚合物包含有包含杂原子的碳环基(A)和具有高碳含量的芳族环基(B)，并且可以确保刚性特征。
另外，聚合物在结构单元(化学式1中的B)中包含叔碳或季碳，并且因此可以将苯甲基氢(benzylic hydrogen)减到最少但使环参数达到最大，并且因而进一步加强抗蚀刻性。
在本发明书中，叔碳指示连接到其上的四个氢中的三个氢被除氢以外的其它基团取代的碳，并且季碳指示连接到其上的四个氢中的四个氢被除氢以外的其它基团取代的碳。
当使用包含这些碳的聚合物来制备有机层组成物时，由于改进的可溶性而可以有利地应用旋涂式涂布法。化合物中包含叔碳或季碳的部分与族群1中的基团相同。
在化学式1中，A是包含杂原子的碳环基，并且在本文中，所述杂原子指示除碳或氢以外的所有原子。A可以包含例如以下杂原子，如N、O、S、Te或Se，但不限于此。在化学式1中，A可以包含例如1个、2个、3个或4个杂原子，但不限于此。然而，碳环基A包含例如五边形环状部分，并且当氮原子(N)作为杂原子包含于五边形环中时，所述碳环基A包含至少两个杂原子。
举例来说，当多个杂原子包含于A中时，这些杂原子相同或不同。举例来说，当碳环基A包含五边形环时，所述碳环基可以包含例如两个氮原子。
聚合物在结构单元中包含杂原子，并且因此可以改进溶解度和间隙填充特征。
在化学式1中，A可以包含例如至少一个经取代或未经取代的苯环。举例来说，A可以是由族群2中选出的经取代或未经取代的环基，但不限于此。
[族群2]
在族群2中，
Z1和Z12是O、S、Te或Se，
Z2、Z5、Z6以及Z9是NRa、O、S、Te或Se，
Z3到Z4、Z7到Z8、Z10到Z11以及Z13到Z23是N，并且
Ra是氢、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芳基烷基、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。
在族群2中，连接点不受限制。
在化学式1中，族群1的Ar1到Ar4可以各自独立地是由族群3中选出的经取代或未经取代的环基，但不限于此。
[族群3]
在族群3中，连接点不受限制。
举例来说，当排列在族群2和族群3中的化合物呈经取代的形式时，所述化合物中的一个氢可以被羟基、经取代或未经取代的C1到C30烷基、经取代或未经取代的C1到C30烷氧基或其组合取代，但本发明不限于此。
举例来说，聚合物可以包含由化学式1-1到化学式1-8表示的结构单元中的一种，但不限于此。
[化学式1-1]
[化学式1-2]
[化学式1-3]
[化学式1-4]
[化学式1-5]
[化学式1-6]
[化学式1-7]
[化学式1-8]
在化学式1-1到化学式1-8中，
Z101和Z104是N，
Z102是O、S、Te或Se，
Z103是NRa、O、S、Te或Se，
Ra和R101是氢、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芳基烷基、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，并且
*是连接点。
举例来说，聚合物的重量平均分子量可以是约500到约20,000。当聚合物的重量平均分子量处于所述范围内时，包含所述聚合物的有机层组成物(例如硬掩模组成物)可以通过调节碳量和在溶剂中的溶解度来优化。
当聚合物是有机层材料时，不仅可以在烘烤工艺期间在不形成针孔和空隙或使厚度分布劣化的情况下形成均匀的薄膜，而且也可以在下部衬底(或层)中存在梯级或形成图案时获得极好的间隙填充和平坦化特征。
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成物。
溶剂可以是对于聚合物具有足够可溶性或分散度的任一种溶剂并且可以是例如由以下中选出的至少一种溶剂：丙二醇、丙二醇二乙酸酯、甲氧基丙二醇、二乙二醇、二乙二醇丁基醚、三(乙二醇)单甲基醚、丙二醇单甲基醚、丙二醇单甲基醚乙酸酯、环己酮、乳酸乙酯、γ-丁内酯、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、甲基吡咯烷酮、甲基吡咯啶酮、乙酰丙酮以及3-乙氧基丙酸乙酯。
按有机层组成物的总量计，所述聚合物可以约0.1重量％到约30重量％的量包含在内。当包含所述范围内的聚合物时，有机层的厚度、表面粗糙度和平坦化可以得到控制。
有机层组成物可以还包含表面活性剂、交联剂、热酸产生剂、塑化剂等等添加剂。
表面活性剂可以包含例如烷基苯磺酸盐、烷基吡啶鎓盐(alkyl pyridiniumsalt)、聚乙二醇或季铵盐，但不限于此。
交联剂可以是例如三聚氰胺类试剂、经取代的脲类试剂或其聚合物类试剂。优选地，具有至少两个交联形成取代基的交联剂可以是例如以下化合物，如甲氧基甲基化甘脲、丁氧基甲基化甘脲、甲氧基甲基化三聚氰胺、丁氧基甲基化三聚氰胺、甲氧基甲基化苯并胍胺、丁氧基甲基化苯并胍胺、甲氧基甲基化脲、丁氧基甲基化脲、甲氧基甲基化硫脲或丁氧基甲基化硫脲等等。
另外，交联剂可以是具有高耐热性的交联剂。具有高耐热性的交联剂可以是在分子中含有具有芳香族环(例如，苯环、萘环)的交联形成取代基的化合物。
热酸产生剂可以是例如以下酸性化合物，如对甲苯磺酸、三氟甲磺酸、对甲苯磺酸吡啶鎓、水杨酸、磺基水杨酸、柠檬酸、苯甲酸、羟基苯甲酸、萘碳酸(naphthalenecarbonicacid)等等和/或2，4，4，6-四溴环己二烯酮、安息香甲苯磺酸酯(benzointosylate)、2甲苯磺酸-硝基苯甲酯、其它有机磺酸烷基酯等等，但不限于此。
按有机层组成物的100重量份计，添加剂可以约0.001重量份到40重量份的量包含在内。当包含所述范围内的添加剂时，可以在不改变有机层组成物光学特性的情况下改进溶解度。
根据另一个实施例，提供一种使用有机层组成物制造的有机层。有机层可以例如通过在衬底上涂布有机层组成物并对其进行热处理以固化来形成，并且可以包含例如硬掩模层、平坦化层、牺牲层、填充物等以用于电子装置。
下文描述一种通过使用有机层组成物来形成图案的方法。
根据另一个实施例的一种形成图案的方法包含在衬底上提供材料层，涂覆包含聚合物和溶剂的有机层组成物，对所述有机层组成物进行热处理以形成硬掩模层，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刻胶层，使所述光刻胶层曝光并且显影以形成光刻胶图案，使用所述光刻胶图案选择性地去除所述含硅薄层和所述硬掩模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。
衬底可以是例如硅晶片、玻璃衬底或聚合物衬底。
材料层是待最终图案化的材料，例如金属层，如铝层和铜层；半导体层，如硅层；或绝缘层，如氧化硅层和氮化硅层。材料层可以通过如化学气相沉积(chemical vapordeposition；CVD)工艺的方法来形成。
有机层组成物与上文所描述的相同，并且可以通过旋涂式涂布以溶液形式涂覆。在本文中，有机层组成物的厚度不受特定限制，但可以是例如约50埃到约10,000埃。
对有机层组成物进行热处理可以在例如约100℃到约500℃下进行持续约10秒到1小时。
含硅薄层可以由例如SiCN、SiOC、SiON、SiOCN、SiC和/或SiN等等的材料形成。
所述方法可以更包含在于含硅薄层上形成光刻胶层之前形成底部抗反射涂层(BARC)。
光刻胶层的曝光可以使用例如ArF、KrF或EUV来进行。在曝光之后，热处理可以在约100℃到约500℃下进行。
材料层暴露部分的蚀刻工艺可以通过干式蚀刻工艺使用蚀刻气体来进行，并且所述蚀刻气体可以是例如CHF3、CF4、Cl2、BCl3以及其混合气体。
经蚀刻的材料层可以多种图案形成，并且所述多种图案可以是金属图案、半导体图案、绝缘图案等等，例如半导体集成电路装置的不同图案。
在下文中，参考实例更详细地说明本发明。然而，这些实例是示例性的，并且本发明不限于此。
合成实例
合成实例1
将喹啉(12.9克，0.1摩尔)、9-芴酮(18克，0.1摩尔)、对甲苯磺酸单水合物(9.5克，0.05摩尔)以及1，4-二噁烷(94克)放置在烧瓶中，并且接着在100℃下搅拌8小时。当反应完成时，向其中添加己烷(100克)以萃取1，4-二噁烷，过滤通过向其中加入甲醇而产生的沉淀，并且通过使用甲醇来去除其中残余的单体，获得由化学式1a表示的聚合物。
[化学式1a]
合成实例2
将9-甲基吖啶(19.3克，0.1摩尔)、9-芴酮(18克，0.1摩尔)、对甲苯磺酸单水合物(9.5克，0.05摩尔)以及1，4-二噁烷(98克)放置在烧瓶中，并且接着在100℃下搅拌12小时。当反应完成时，向其中添加己烷(100克)以萃取1，4-二噁烷，通过使用乙腈和甲醇来去除在通过使用乙腈和甲醇再结晶之后残余的单体，获得由化学式2a表示的聚合物。
[化学式2a]
合成实例3
将9-甲基吖啶(19.3克，0.1摩尔)、二苯甲酮(18.2克，0.1摩尔)、对甲苯磺酸单水合物(9.5克，0.05摩尔)以及1，4-二噁烷(98克)放置在烧瓶中，并且接着在100℃下搅拌12小时。当反应完成时，向其中添加己烷(100克)以萃取1，4-二噁烷，并且通过使用乙腈和甲醇来去除在通过使用乙腈和甲醇再结晶之后残余的单体，获得由化学式3a表示的聚合物。
[化学式3a]
合成实例4
将噻茚(Thianaphthene)(13.4克，0.1摩尔)、9-芴酮(18克，0.1摩尔)、对甲苯磺酸单水合物(9.5克，0.05摩尔)以及1，4-二噁烷(92克)放置在烧瓶中，并且接着在100℃下搅拌8小时。当反应完成时，向其中添加己烷(100克)以萃取1，4-二噁烷，并且去除在过滤通过向其中添加甲醇而形成的沉淀之后残余的单体，获得由化学式4a表示的聚合物。
[化学式4a]
合成实例5
将苯并噻唑(13.5克，0.1摩尔)、9-芴酮(18克，0.1摩尔)、对甲苯磺酸单水合物(9.5克，0.05摩尔)以及1，4-二噁烷(91克)放置在烧瓶中，并且接着在100℃下搅拌14小时。当反应完成时，向其中添加己烷(100克)以萃取1，4-二噁烷，并且去除在过滤通过向其中添加甲醇而形成的沉淀之后残余的单体，获得由化学式5a表示的聚合物。
[化学式5a]
合成实例6
将苯并噁唑(11.9克，0.1摩尔)、9-芴酮(18克，0.1摩尔)、对甲苯磺酸单水合物(9.5克，0.05摩尔)以及1，4-二噁烷(91克)放置在烧瓶中，并且接着在100℃下搅拌14小时。当反应完成时，向其中添加己烷(100克)以萃取1，4-二噁烷，并且通过使用甲醇来去除在过滤通过向其中添加甲醇而形成的沉淀之后残余的单体，获得由化学式6a表示的聚合物。
[化学式6a]
合成实例7
将吲唑(11.8克，0.1摩尔)、9-芴酮(18克，0.1摩尔)、对甲苯磺酸单水合物(9.5克，0.05摩尔)以及1，4-二噁烷(91克)放置在烧瓶中，并且接着在100℃下搅拌14小时。当反应完成时，向其中添加己烷(100克)以萃取1，4-二噁烷，并且通过使用甲醇来去除在过滤通过向其中添加甲醇而形成的沉淀之后残余的单体，获得由化学式7a表示的聚合物。
[化学式7a]
合成实例8
将7-氮杂吲哚(11.8克，0.1摩尔)、9-芴酮(18克，0.1摩尔)、对甲苯磺酸单水合物(9.5克，0.05摩尔)以及1，4-二噁烷(92克)放置在烧瓶中，并且在100℃下搅拌8小时。当反应完成时，向其中添加己烷(100克)以萃取1，4-二噁烷，并且通过使用甲醇来去除在过滤通过向其中添加甲醇而形成的沉淀之后残余的单体，获得由化学式8a表示的聚合物。
[化学式8a]
合成实例9
将噻茚(20.1克，0.15摩尔)、蒽酮(17.5克，0.09摩尔)、对甲苯磺酸单水合物(9.5克，0.05摩尔)以及1，4-二噁烷(152克)放置在烧瓶中，并且接着在100℃下搅拌8小时。当反应完成时，向其中添加己烷(100克)以萃取1，4-二噁烷，并且通过使用甲醇来去除在过滤通过向其中添加甲醇而形成的沉淀之后残余的单体，获得由化学式9a表示的聚合物。
[化学式9a]
合成比较例1
将9，9′-双(4-羟苯基)芴(50.0克，0.143摩尔)、1，4-双(甲氧基甲基)苯(23.7克，0.143摩尔)以及丙二醇单甲基醚乙酸酯(50克)放置在烧瓶中，制备溶液。接着，向溶液中添加硫酸二乙酯(1.10克，7.13毫摩尔)，并且将混合物在100℃下搅拌24小时。当聚合完成时，将所得物在甲醇中沉淀以去除单体和低分子量物质，获得由化学式10a表示的聚合物。
[化学式10a]
制备硬掩模组成物
实例1
将根据合成实例1的聚合物溶解于丙二醇单甲基醚乙酸酯(propylene glycolmonomethylether acetate；PGMEA)和环己酮(7∶3(v/v))的混合溶剂中，并且过滤溶液，制备硬掩模组成物。取决于所要厚度，在按硬掩模组成物的总重量计5.0重量％到15.0重量％的范围内调节聚合物的重量。
实例2
除使用合成实例2的聚合物代替合成实例1的聚合物以外，根据与实例1相同的方法来制备硬掩模组成物。
实例3
除使用合成实例3的聚合物代替合成实例1的聚合物以外，根据与实例1相同的方法来制备硬掩模组成物。
实例4
除使用合成实例4的聚合物代替合成实例1的聚合物以外，根据与实例1相同的方法来制备硬掩模组成物。
实例5
除使用合成实例5的聚合物代替合成实例1的聚合物以外，根据与实例1相同的方法来制备硬掩模组成物。
实例6
除使用合成实例6的聚合物代替合成实例1的聚合物以外，根据与实例1相同的方法来制备硬掩模组成物。
实例7
除使用合成实例7的聚合物代替合成实例1的聚合物以外，根据与实例1相同的方法来制备硬掩模组成物。
实例8
除使用合成实例8的聚合物代替合成实例1的聚合物以外，根据与实例1相同的方法来制备硬掩模组成物。
实例9
除使用合成实例9的聚合物代替合成实例1的聚合物以外，根据与实例1相同的方法来制备硬掩模组成物。
比较例1
除使用合成比较例1的聚合物代替合成实例1的聚合物以外，根据与实例1相同的方法来制备硬掩模组成物。
评估1：抗蚀刻性
将根据实例1到实例9以及比较例1的每一种硬掩模组成物(聚合物含量：9.5％)旋涂式涂布在图案化的硅晶片上。随后，在400℃下对经过涂布的晶片进行热处理持续120秒以形成薄膜，并且通过使用由K-MAC制造的ST5000薄膜厚度计来测量薄膜的厚度。
随后，通过使用N2/O2混合气体(50mT/300W/10O2/50N2)对薄膜进行干式蚀刻持续60秒，并且再次测量薄膜的厚度。接着，根据计算方程式1通过使用在干式蚀刻前后的薄膜厚度和蚀刻时间来计算块体蚀刻速率(bulk etch rate；BER)。
使用CFx气体(100mT/600W/42CF4/600Ar/15O2)代替N2/O2混合气体来对薄膜进行干式蚀刻持续120秒，并且根据计算方程式1计算蚀刻速率。
[计算方程式1]
块体蚀刻速率(BER)＝(薄膜初始厚度-蚀刻后薄膜厚度)/蚀刻时间(埃/秒)
结果提供在表1中。
[表1]
参考表1，与由根据比较例1的硬掩模组成物形成的薄膜相比较，分别由根据实例1到实例9的硬掩模组成物形成的每一薄膜展示关于N2/O2混合气体和CFx气体的较低蚀刻速率。
因此，与由根据比较例1的硬掩模组成物形成的薄膜相比较，根据实例1到实例9的硬掩模组成物展示高抗蚀刻性。
评估2：平坦化特征
将根据实例1到实例9以及比较例1的每一硬掩模组成物(聚合物含量：5％)旋涂式涂布在图案化的硅晶片上，并且接着在400℃下热处理120秒，并且检查薄膜的平坦化特征。
根据计算方程式2通过由用SEM观察到的图案的横截面图像测量硬掩模层的厚度来使平坦化特征数字化，并且结果极好，这是因为图1中的高度h1与高度h2之间的差异越小，平坦化特征越好。
[计算方程式2]
结果提供在表2中。
[表2]
平坦化特征
实例1 9.8
实例2 10.2
实例3 10.6
实例4 9.9
实例5 10.2
实例6 9.8
实例7 9.7
实例8 10.1
实例9 10.4
比较例1 13.2
参考表2，与由根据比较例1的硬掩模组成物形成的薄膜相比较，分别由根据实例1到实例9的硬掩模组成物形成的每一薄膜展示根据计算方程式2的较低平坦化特征测量值，并且因此展示极好的平坦化特征。
评估3：耐热性
将根据实例1到实例9以及比较例1的每一硬掩模组成物(10.0重量％)旋涂式涂布在硅晶片上，并且接着在240℃下热处理1分钟，并且通过使用由K-MAC制造的薄膜厚度计来测量薄膜的厚度。在400℃下再次对薄膜进行热处理持续2分钟，并且再次测量薄膜的厚度。使用两种温度下的薄膜厚度来根据计算方程式3计算薄膜的厚度减小率，并且因此使硬掩模膜的相对耐热性数字化。
结果提供在表3中。
[计算方程式3]
薄膜的厚度减小率＝(在240℃下烘烤的薄膜的厚度-在400℃下烘烤的薄膜的厚度)/(在240℃下烘烤的薄膜的厚度)×100(％)
[表3]
薄膜的厚度减小率(％)
实例1 15.7
实例2 12.3
实例3 12.1
实例4 18.7
实例5 17.5
实例6 17.2
实例7 15.9
实例8 16.5
实例9 16.9
比较例1 32
参考表3，与由根据比较例1的硬掩模组成物形成的薄膜相比较，分别由根据实例1到实例9的硬掩模组成物形成的每一薄膜展示在400℃下热处理期间的较小厚度减小率。
因此，与根据比较例1的硬掩模组成物相比较，根据实例1到实例9的硬掩模组成物是高度交联的，并且展示在400℃下的高耐热性。
虽然已经结合目前视为实用示例性实施例的内容来描述本发明，但应理解，本发明不限于所揭示的实施例，而是相反，打算涵盖包含于所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效布置。

Claims (19)

1.一种包括由化学式1表示的结构单元的聚合物：
[化学式1]
其中在化学式1中，
A是包含至少一个杂原子的碳环基，
B是族群1中基团中的一种，以及
*是连接点，
其中当所述碳环基包含五边形环状部分以及所述五边形环状部分包含氮原子作为杂原子时，所述碳环基包含至少两个杂原子：
[族群1]
其中在所述族群1中，
Ar1到Ar4各自独立地是经取代或未经取代的C6到C30芳基，
R11到R14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、经取代或未经取代的C1到C30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C1到C30烷氧基、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，
g到j各自独立地是介于0到2范围内的整数，
L是单键、经取代或未经取代的C1到C6亚烷基、经取代或未经取代的C6到C30亚芳基或其组合，
m是介于1到3范围内的整数，以及
*是连接点。
2.根据权利要求1所述的包括由化学式1表示的结构单元的聚合物，其中所述杂原子是氮、氧、硫、碲或硒。
3.根据权利要求1所述的包括由化学式1表示的结构单元的聚合物，其中所述A是由族群2中选出的经取代或未经取代的环基：
[族群2]
其中在族群2中，
Z1以及Z12是氧、硫、碲或硒，
Z2、Z5、Z6以及Z9是NRa、氧、硫、碲或硒，
Z3到Z4、Z7到Z8、Z10到Z11以及Z13到Z23是氮，以及
Ra是氢、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芳基烷基、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，
其中在族群2中，连接点不受限制。
4.根据权利要求1所述的包括由化学式1表示的结构单元的聚合物，其中在所述族群1中，Ar1到Ar4各自独立地是由族群3中选出的经取代或未经取代的环基：
[族群3]
其中在族群3中，连接点不受限制。
5.根据权利要求1所述的包括由化学式1表示的结构单元的聚合物，所述聚合物包括由化学式1-1到化学式1-8表示的结构单元中的一种：
[化学式1-1]
[化学式1-2]
[化学式1-3]
[化学式1-4]
[化学式1-5]
[化学式1-6]
[化学式1-7]
[化学式1-8]
其中在化学式1-1到化学式1-8中，
Z101以及Z104是氮，
Z102是氧、硫、碲或硒，
Z103是NRa、氧、硫、碲或硒，
Ra以及R101是氢、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芳基烷基、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，以及
*是连接点。
6.根据权利要求1所述的包括由化学式1表示的结构单元的聚合物，其中所述聚合物的重量平均分子量是500到20,000。
7.一种有机层组成物，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，
A是包含至少一个杂原子的碳环基，
B是族群1中基团中的一种，以及
*是连接点，
其中当所述碳环基包含五边形环状部分以及所述五边形环状部分包含氮原子作为杂原子时，所述碳环基包含至少两个杂原子：
[族群1]
其中在族群1中，
Ar1到Ar4各自独立地是经取代或未经取代的C6到C30芳基，
R11到R14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、经取代或未经取代的C1到C30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C1到C30烷氧基、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，
g到j各自独立地是介于0到2范围内的整数，
L是单键、经取代或未经取代的C1到C6亚烷基、经取代或未经取代的C6到C30亚芳基或其组合，
m是介于1到3范围内的整数，以及
*是连接点。
8.根据权利要求7所述的有机层组成物，其中所述杂原子是氮、氧、硫、碲或硒。
9.根据权利要求7所述的有机层组成物，其中所述A是由族群2中选出的经取代或未经取代的环基：
[族群2]
其中在族群2中，
Z1以及Z12是氧、硫、碲或硒，
Z2、Z5、Z6以及Z9是NRa、氧、硫、碲或硒，
Z3到Z4、Z7到Z8、Z10到Z11以及Z13到Z23是氮，以及
Ra是氢、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芳基烷基、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，
其中在族群2中，连接点不受限制。
10.根据权利要求7所述的有机层组成物，其中在族群1中，Ar1到Ar4各自独立地是由族群3中选出的经取代或未经取代的环基：
[族群3]
其中在族群3中，连接点不受限制。
11.根据权利要求7所述的有机层组成物，其中所述聚合物包括由化学式1-1到化学式1-8表示的结构单元中的一种：
[化学式1-1]
[化学式1-2]
[化学式1-3]
[化学式1-4]
[化学式1-5]
[化学式1-6]
[化学式1-7]
[化学式1-8]
其中在化学式1-1到化学式1-8中，Z101以及Z104是氮，
Z102是氧、硫、碲或硒，
Z103是NRa、氧、硫、碲或硒，
Ra以及R101是氢、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芳基烷基、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，以及
*是连接点。
12.根据权利要求7所述的有机层组成物，其中所述聚合物的重量平均分子量是500到20,000。
13.根据权利要求7所述的有机层组成物，其中按所述有机层组成物的总量计，所述聚合物以0.1重量％到50重量％的量包含在内。
14.一种有机层，通过使根据权利要求7所述的有机层组成物固化来获得。
15.根据权利要求14所述的有机层，其中所述有机层包括硬掩模层。
16.一种形成图案的方法，包括：
在衬底上提供材料层，
在所述材料层上涂覆根据权利要求7所述的有机层组成物，
对所述有机层组成物进行热处理以形成硬掩模层，
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刻胶层，
使所述光刻胶层曝光以及显影以形成光刻胶图案，
使用所述光刻胶图案选择性地去除所述含硅薄层以及所述硬掩模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。
17.根据权利要求16所述的形成图案的方法，其中所述有机层组成物使用旋涂式涂布法来涂覆。
18.根据权利要求16所述的形成图案的方法，所述形成图案的方法还包括在形成所述光刻胶层之前形成底部抗反射涂层。
19.根据权利要求16所述的形成图案的方法，其中所述热处理在100℃到500℃下进行。
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