硬掩膜組合物和使用硬掩膜組合物形成圖案的方法
【專利說(shuō)明】
[0001] 交叉引用
[0002] 本發(fā)明主張2013年12月31日在韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局申請(qǐng)的韓國(guó)專利申請(qǐng)案第 10-2013-0169274號(hào)的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，其全部?jī)?nèi)容以引用的方式并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明揭示了一種硬掩膜組合物和使用所述硬掩膜組合物形成圖案的方法。
【背景技術(shù)】
[0004] 近來(lái)，半導(dǎo)體行業(yè)已經(jīng)研發(fā)出具有幾納米到幾十納米尺寸的圖案的超精細(xì)技術(shù)。 這種超精細(xì)技術(shù)主要需要有效的光刻技術(shù)。典型的光刻技術(shù)包含：在半導(dǎo)體襯底上提供材 料層；在其上涂布光致抗蝕劑層；使所述光致抗蝕劑層曝光并且顯影以提供光致抗蝕劑圖 案；以及使用光致抗蝕劑圖案作為掩膜來(lái)蝕刻材料層。目前，根據(jù)打算形成的尺寸越來(lái)越小 的圖案，僅僅通過(guò)上述典型光刻技術(shù)難以提供輪廓清晰的精細(xì)圖案。因此，可以在材料層與 光致抗蝕劑層之間形成被稱為硬掩膜層的層以提供精細(xì)的圖案。硬掩膜層起到中間層的作 用，用于通過(guò)選擇性蝕刻工藝將光致抗蝕劑的精細(xì)圖案轉(zhuǎn)移到材料層。因此，硬掩膜層需要 具有諸如耐熱性和耐蝕刻性等在多個(gè)蝕刻工藝期間能夠容許的特征。另一方面，最近已經(jīng) 提出了通過(guò)旋轉(zhuǎn)涂布法代替化學(xué)氣相沉積法來(lái)形成硬掩膜層。旋轉(zhuǎn)涂布法易于進(jìn)行并且還 可以改良間隙填充特征和平面化特征。旋轉(zhuǎn)涂布法可以使用具有溶劑可溶性的硬掩膜組合 物。然而，硬掩膜層所需的以上特征與可溶性具有相沖突的關(guān)系，因此需要滿足這兩者的硬 掩膜組合物。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供了滿足耐熱性同時(shí)確保溶劑可溶性、間隙填充特征以及平 面化特征的硬掩膜組合物。
[0006] 本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例提供了一種使用所述硬掩膜組合物形成圖案的方法。
[0007] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，提供了包含聚合物和溶劑的硬掩膜組合物，所述聚合物包含由 以下化學(xué)式1表不的部分。
[0008] [化學(xué)式1]
[0009]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種硬掩膜組合物，其包括： 聚合物，其包含由以下化學(xué)式1表示的部分；以及 溶劑： [化學(xué)式1]
其中，在以上化學(xué)式1中， A選自以下群組1，以及 B選自以下群組2， [群組1]
其中，在所述群組1中， M和W獨(dú)立地為氫或羧基， X為經(jīng)取代或未經(jīng)取代的Cl到C20亞烷基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C3到C20亞環(huán)烷基、 經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C6到C20亞芳基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C2到C20亞雜芳基、經(jīng)取代或 未經(jīng)取代的C2到C20亞烯基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C2到C20亞炔基、氧、硫、羰基、S0 2、NRa、 其組合，以及 R和V獨(dú)立地為氫、鹵素、羥基、亞硫?；?、巰基、氰基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的氨基、經(jīng) 取代或未經(jīng)取代的Cl到C30烷基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C3到C30環(huán)烷基、經(jīng)取代或未經(jīng)取 代的C6到C30芳基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C3到C30環(huán)烯基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的Cl到C20 烷基胺基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C7到C20芳烷基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的Cl到C20雜烷基、 經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C2到C30雜環(huán)烷基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C2到C30雜芳基、經(jīng)取代或 未經(jīng)取代的Cl到C30烷氧基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C2到C30烯基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C2 到C30炔基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的Cl到C20醛基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的Cl到C4烷基醚、經(jīng) 取代或未經(jīng)取代的C7到C20芳基亞烷基醚、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的Cl到C30鹵烷基、經(jīng)取代 或未經(jīng)取代的Cl到C20烷基硼烷基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C6到C30芳基硼烷基、0^妒紀(jì)或 其組合， 條件是所述Ra、Rb、R。、Rd、R% Rf、Rg、Rh以及R 1獨(dú)立地為氫、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的Cl到 ClO烷基、鹵素、含鹵素基團(tuán)或其組合， [群組2]
其中，在所述群組2中， Y和t獨(dú)立地為氫、羥基、亞硫酰基、巰基、氰基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的氨基、經(jīng)取代或 未經(jīng)取代的Cl到C30烷基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的Cl到C20烷基胺基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的 Cl 到 C30 烷氧基、NRaRb、COOR。、PRjRkR 1Rni或其組合， X、R以及W與所述群組1中所定義的相同，以及 Ra、Rb、R。、Rj、Rk、R1以及R m獨(dú)立地為氫、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的Cl到ClO烷基、鹵素、含 鹵素基團(tuán)或其組合。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬掩膜組合物，其中，在所述群組1和所述群組2中，R和R' 獨(dú)立地為氫、鹵素、羥基、亞硫?；?、巰基、氰基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的氨基、CR gRhRi或其組 合， 條件是所述Rg、Rh以及R1獨(dú)立地為氫、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的Cl到ClO烷基、鹵素、含鹵 素基團(tuán)或其組合。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬掩膜組合物，其中，在所述群組1和所述群組2中，X獨(dú)立 地為氧、硫、羰基、S02、NR a、SiRbRe、PRdReR f或其組合， 條件是所述Ra、Rb、R' Rd、R6以及Rf獨(dú)立地為氫、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的Cl到ClO烷基、 鹵素、含鹵素基團(tuán)或其組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬掩膜組合物，其中所述聚合物由以下化學(xué)式2到化學(xué)式7 中的一個(gè)表不： [化學(xué)式2]
其中，在以上化學(xué)式2到化學(xué)式7中， X為氧、硫、羰基、S02、NRa、SiRbR。、PRdR eRf或其組合， Y和t獨(dú)立地為羥基、亞硫?；?、巰基、氰基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的氨基、經(jīng)取代或未 經(jīng)取代的Cl到C30烷基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的Cl到C20烷基胺基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的Cl 到 C30 烷氧基、NRaRb、COORc、PRjR kR1Rni或其組合， R和V獨(dú)立地為氫、鹵素、羥基、亞硫?；€基、氰基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的氨基、 CRgRhR^其組合，以及 2 彡 η 彡 10, 000， 條件是所述Ra、Rb、R。、Rd、R% Rf、Rg、Rh、R、Rj、Rk、R 1以及Rni獨(dú)立地為氫、經(jīng)取代或未經(jīng) 取代的Cl到ClO烷基、鹵素、含鹵素基團(tuán)或其組合。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬掩膜組合物，其中所述聚合物的重量平均分子量為1，000 到 200, 000。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬掩膜組合物，其中所述溶劑包括選自丙二醇單甲基醚乙酸 酯、丙二醇單甲基醚、環(huán)己酮、N-甲基2-吡咯烷酮以及乳酸乙酯的至少一種。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硬掩膜組合物，其中按所述溶劑為100重量份計(jì)，所述聚合物 的量占0.01到50重量份。
8. -種形成圖案的方法，其包括： 在襯底上提供材料層； 將根據(jù)權(quán)利要求1到7中任一項(xiàng)所述的硬掩膜組合物涂覆到所述材料層上； 熱處理所述硬掩膜組合物以形成硬掩膜層； 在所述硬掩膜層上形成含硅薄層； 在所述含硅薄層上形成光致抗蝕劑層； 使所述光致抗蝕劑層曝光并且顯影以形成光致抗蝕劑圖案； 使用所述光致抗蝕劑圖案選擇性地移除所述含硅薄層和所述硬掩膜層以暴露所述材 料層的一部分；以及 蝕刻所述材料層的暴露部分。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的形成圖案的方法，其中所述硬掩膜組合物是以旋轉(zhuǎn)涂布法涂 覆。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的形成圖案的方法，其中所述硬掩膜層是通過(guò)在KKTC到 500 °C下熱處理來(lái)形成。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的形成圖案的方法，其中進(jìn)一步包括在所述含硅薄層上形成 底部抗反射涂布層。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的形成圖案的方法，其中所述含硅薄層包括氮氧化硅、氮化硅 或其組合。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種硬掩膜組合物和使用硬掩膜組合物形成圖案的方法。所述硬掩膜組合物包含聚合物和溶劑，所述聚合物包含由以下化學(xué)式1表示的部分。[化學(xué)式1]在以上化學(xué)式1中，A和B與本說(shuō)明書(shū)中所定義的相同。
【IPC分類】G03F7-00, G03F7-004
【公開(kāi)號(hào)】CN104749880
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410642246
【發(fā)明人】南沇希, 金惠廷, 金相均, 金瑆煥, 金潤(rùn)俊, 文俊憐, 宋炫知
【申請(qǐng)人】三星Sdi株式會(huì)社
【公開(kāi)日】2015年7月1日
【申請(qǐng)日】2014年11月11日
【公告號(hào)】US20150187589