硬掩模組合物和使用所述硬掩模組合物形成圖案的方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求2014年5月16日在韓國知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請(qǐng)第 10-2014-0059253號(hào)和2014年11月24日在韓國知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請(qǐng)第 10-2014-0164605號(hào)的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，所述專利申請(qǐng)的全部內(nèi)容以引用的方式并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 公開一種硬掩模組合物，和一種使用所述硬掩模組合物形成圖案的方法。
【背景技術(shù)】
[0004] 最近，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)。 所述超精細(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；在材料層上涂布光刻膠層；使光刻膠層曝光并且顯影以提供光刻膠圖案；以及使用 光刻膠圖案作為掩模來蝕刻材料層?，F(xiàn)今，根據(jù)待形成的圖案的較小尺寸，僅僅通過上述典 型光刻技術(shù)難以提供具有極佳輪廓的精細(xì)圖案。因此，可以在材料層與光刻膠層之間形成 被稱為硬掩模層的層來提供精細(xì)圖案。硬掩模層起到中間層的作用，用于通過選擇性蝕刻 工藝來將光刻膠的精細(xì)圖案轉(zhuǎn)移到材料層。因此，硬掩模層需要具有例如耐熱性和耐蝕刻 性等的特征以在多種蝕刻工藝期間耐受。另一方面，最近已經(jīng)提出了通過旋涂式涂布法而 不是化學(xué)氣相沉積來形成硬掩模層。旋涂式涂布法易于進(jìn)行并且還可以改進(jìn)間隙填充特征 和平面化特征。然而，旋涂式涂布法需要對(duì)于溶劑的可溶性。然而，硬掩模層所需要的以上 特征具有與可溶性相抵的關(guān)系，因此需要滿足這兩者的硬掩模組合物。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] -個(gè)實(shí)施例提供一種硬掩模組合物，其滿足耐蝕刻性，同時(shí)確保對(duì)于溶劑的可溶 性、間隙填充特征以及平面化特征。
[0006] 另一個(gè)實(shí)施例提供一種使用所述硬掩模組合物形成圖案的方法。
[0007] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，提供了一種包含聚合物和溶劑的硬掩模組合物，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]
[0010] 在以上化學(xué)式1中，
[0011] M1和M2獨(dú)立地是包含脂環(huán)基（aliphatic cyclic group)或芳環(huán)基的重復(fù)單元，
[0012] a是0或1，并且
[0013] b是1到3的范圍內(nèi)的整數(shù)。
[0014] 所述M1由以下化學(xué)式2a或化學(xué)式2b表示，并且所述M2由以下化學(xué)式3a或化學(xué) 式3b表;^:。
[0015]
[0016] 在以上化學(xué)式2a、化學(xué)式2b、化學(xué)式3a以及化學(xué)式3b中，
[0017] A1到A 4獨(dú)立地是脂環(huán)基或芳環(huán)基，并且
[0018] X1到X 4獨(dú)立地是氫、羥基、氰基、硫醇基、氨基、鹵素、含鹵素的基團(tuán)或其組合。
[0019] 所述A1到A4獨(dú)立地是由以下族群1中選出的被取代或未被取代的環(huán)基。
[0020][族群 1]
[0021]
[0022]
[0023] 在尸/T還Λ矢辟i屮，
[0024] Z1和Z 2獨(dú)立地是單鍵、被取代或未被取代的Cl到C20亞烷基、被取代或未被取代 的C3到C20亞環(huán)烷基、被取代或未被取代的C6到C20亞芳基、被取代或未被取代的C2到 C20亞雜芳基、被取代或未被取代的C2到C20亞烯基、被取代或未被取代的C2到C20亞炔 基、C = 0、NRa、氧（0)、硫（S)或其組合，其中Ra是氫、被取代或未被取代的Cl到ClO烷基、 鹵素或其組合，并且
[0025] Z3到Z 17獨(dú)立地是C = 0、NRa、氧（0)、硫（S)、CRV或其組合，其中R 3到R。獨(dú)立地 是氫、被取代或未被取代的Cl到ClO烷基、鹵素、含鹵素的基團(tuán)或其組合。
[0026] 所述a可以是1，并且所述M1和M2可以獨(dú)立地包含至少一個(gè)多環(huán)芳族基。
[0027] 所述a可以是1，并且所述M1可以是分子量比M2大的重復(fù)單元。
[0028] 所述聚合物可以包含由以下化學(xué)式4表示的部分。
[0029] [化學(xué)式4]
[0030]
[0031] 在以上化學(xué)式4中，
[0032] M1和M2獨(dú)立地是包含脂環(huán)基或芳環(huán)基的重復(fù)單元，
[0033] X°是羥基、氰基、硫醇基、氨基、鹵素、含鹵素的基團(tuán)或其組合，
[0034] 1 是0或 1，
[0035] m是1到3的范圍內(nèi)的整數(shù)，并且
[0036] η是1到10的范圍內(nèi)的整數(shù)。
[0037] 所述M1由以上化學(xué)式2a或化學(xué)式2b表示，并且所述M2由以上化學(xué)式3a或化學(xué) 式3b表;^:。
[0038] 所述M1可以是由以下化學(xué)式2-la、化學(xué)式2-lb、化學(xué)式2-2a、化學(xué)式2-2b、化學(xué) 式2-3a或化學(xué)式2-3b表示的重復(fù)單元。
[0039]
[0040] 在以上化學(xué)式2-la、化學(xué)式2-lb、化學(xué)式2_2a、化學(xué)式2_2b、化學(xué)式2_3a以及化 學(xué)式2-3b中，
[0041] X1和X 2獨(dú)立地是氫、羥基、氰基、硫醇基、氨基、1?素、含1?素的基團(tuán)或其組合。
[0042] 所述M2可以是由以下化學(xué)式3-la、化學(xué)式3-lb、化學(xué)式3-2a或化學(xué)式3-2b表示 的重復(fù)單元。
[0043]
[0044]
[0045] 仕以上化字A ?-ia、化字A ?-ib、化字A ；3-加以漢化字A ；3-此屮，
[0046] X3和X 4獨(dú)立地是氫、羥基、氰基、硫醇基、氨基、1?素、含1?素的基團(tuán)或其組合。
[0047] 所述聚合物可以包含由以下化學(xué)式1-1、化學(xué)式1-2、化學(xué)式1-3或化學(xué)式1-4表 示的部分。
[0048]
[0049]
[0050] 在以上化學(xué)式1-1、化學(xué)式1-2、化學(xué)式1-3以及化學(xué)式1-4中，
[0051] Xa、Xb、Γ以及Xd獨(dú)立地是羥基、氰基、硫醇基、氨基、鹵素、含鹵素的基團(tuán)或其組合， 并且
[0052] η是1到10的范圍內(nèi)的整數(shù)。
[0053] 所述聚合物的重均分子量可以是約1，000到約100, 000。
[0054] 按100重量份的所述溶劑計(jì)，所述聚合物可以以約0. 1重量份到約30重量份的量 包含在內(nèi)。
[0055] 根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，一種形成圖案的方法包含：在襯底上提供材料層；在所述材 料層上涂覆所述硬掩模組合物以形成硬掩模層；熱處理所述硬掩模組合物以形成硬掩模 層；在所述硬掩模層上形成含硅薄層；在所述含硅薄層上形成光刻膠層；使所述光刻膠層 曝光并且顯影以形成光刻膠圖案；使用所述光刻膠圖案選擇性地去除所述含硅薄層和所述 硬掩模層以暴露一部分所述材料層；以及蝕刻所述材料層的暴露部分。
[0056] 所述硬掩模組合物可以使用旋涂式涂布法進(jìn)行涂覆。
[0057] 所述形成硬掩模層的工藝可以包含在約100°C到約500°C下進(jìn)行熱處理。
[0058] 所述方法可以進(jìn)一步包含在形成所述光刻膠層之前，在所述含硅薄層上形成底部 抗反射涂層（bottom antireflective coating，BARC) 〇
[0059] 所述含硅薄層可以包含氮氧化硅、氧化硅、氮化硅或其組合。
[0060] 可以滿足硬掩模層所需要的特征，例如對(duì)于溶劑的可溶性、空隙填充特征以及平 面化特征，以及還可以確保耐蝕刻性。
【附圖說明】
[0061] 圖1展示用于評(píng)估平面化特征的計(jì)算方程式。
【具體實(shí)施方式】
[0062] 本發(fā)明的例示性實(shí)施例將在下文中進(jìn)行詳細(xì)描述，并且可以容易由具有相關(guān)領(lǐng)域 中常識(shí)的人員執(zhí)行。然而，本發(fā)明可以按多種不同形式實(shí)施，并且不理解為限于本文中所闡 述的例示性實(shí)施例。
[0063] 如本文中所用，當(dāng)不另外提供定義時(shí)，術(shù)語'被取代的'可以指被由以下各項(xiàng)中選 出的取代基取代而代替化合物的氫原子的一者：鹵素（F、Br、Cl或I)、羥基、炕氧基、硝基、 氰基、氨基、疊氮基、脒基、肼基、亞肼基、羰基、氨基甲?；╟arbamyl group)、硫醇基、酯 基、羧基或其鹽、磺酸基或其鹽、磷酸或其鹽、Cl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、Cl到C30烷氧基、Cl到C20雜烷基、C3到C20雜 芳基炕基、C3到C30環(huán)烷基、C3到C15環(huán)烯基、C6到C15環(huán)炔基、C3到C30雜環(huán)烷基以及 其組合。
[0064] 如本文中所用，當(dāng)不另外提供定義時(shí)，術(shù)語'雜'是指包含1到3個(gè)由B、N、0、S以 及P中選出的雜原子中的一者。
[0065] 在下文中，描述了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的硬掩模組合物。
[0066] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的硬掩模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表不的部分。
[0067] _
-·
[0068]