硬掩模組成物和使用所述硬掩模組成物形成圖案的方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本申請要求2014年5月16日在韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請第 10-2014-0059252號的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，其全部內(nèi)容以引用的方式并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及一種硬掩模組成物和一種使用所述硬掩模組成物形成圖案的方法。
【背景技術(shù)】
[0004] 最近，半導(dǎo)體行業(yè)已發(fā)展到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；曝光且顯影所述光刻膠層以提供光刻膠圖案；以及使用所 述光刻膠圖案作為掩模來蝕刻所述材料層。當(dāng)今，根據(jù)即將形成的圖案的較小尺寸，僅僅通 過上述典型的光刻技術(shù)難以提供輪廓清晰的精細(xì)圖案。因此，可在材料層與光刻膠層之間 形成被稱作硬掩模層的層來得到精細(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 刻性等的特性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)行且還可改良間隙填充特性和 平坦化特性。當(dāng)必需使用多個圖案來獲得精細(xì)圖案時，需要在無空隙下用層填充圖案的間 隙填充特性。另外，當(dāng)襯底具有凸塊或作為襯底的晶片具有圖案致密區(qū)和無圖案區(qū)兩者時， 需要用較低層平坦化層表面的平坦化特性。然而，由于硬掩膜層所需的以上特性彼此對立， 故需要發(fā)展?jié)M足這些特性的硬掩模組成物。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] -個實施例提供確保溶劑的可溶性、間隙填充特性和平坦化特性并滿足耐熱性和 耐蝕刻性的硬掩模組成物。
[0006] 另一實施例提供一種使用硬掩模組成物形成圖案的方法。
[0007] 根據(jù)一個實施例，硬掩模組成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。
[0008] [化學(xué)式1]
[0009] * -A-B- *
[0010] 在化學(xué)式1中，
[0011] A為包含經(jīng)取代或未經(jīng)取代的芳環(huán)的化合物，以及
[0012] B為以下族群1中所列的基團之一。
[0013] [族群 1]
[0014]
[0015] 在族群1中，
[0016] R1和R 2獨立地是氫（-H)、羥基（-OH)、甲氧基（-0CH 3)、乙氧基（-OC2H5)、鹵素 (-F、-Cl、-Br、-I)、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C4烷基醚基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C7到C20芳基亞烷基醚基、經(jīng)取代或 未經(jīng)取代的Cl到C30鹵烷基或其組合，
[0017] L 為-0-、-S-、-SO2 -或幾基，以及
[0018] X為1至30的整數(shù)。
[0019] A可為經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C6到C50亞芳基。
[0020] A可為以下族群2中所列的基團之一。
[0021] [族群 2]
[0022]
[0023] 在族群2中，
[0024] R3到R 6獨立地是氫（-H)、羥基（-OH)、甲氧基（-0CH 3)、乙氧基（-OC2H5)、鹵素 (-F、-Cl、-Br、-I)、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C4烷基醚基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C7到C20芳基亞烷基醚基、經(jīng)取代或 未經(jīng)取代的Cl到C30鹵烷基或其組合。
[0025] 聚合物可由以下化學(xué)式2表示。
[0026] [化學(xué)式2]
[0027]
[0028] 在化學(xué)式2中，
[0029] A1、A2以及A 3獨立地是包含經(jīng)取代或未經(jīng)取代的芳環(huán)的化合物，
[0030] B1、B2以及B 3獨立地是以上族群1中所列的基團之一，以及
[0031] l、m以及η獨立地是0至200的整數(shù)。
[0032] I、m以及η的總和至少為1。
[0033] A3可為由以下化學(xué)式3表示的化合物。
[0034] [化學(xué)式3]
[0035]
[0036] 在化學(xué)式3中，
[0037] A4和A 5獨立地是族辟2甲所列的S團乙一，以及
[0038] R7和R 8獨立地是氫（-Η)、羥基（-0Η)、甲氧基（-0CH 3)、乙氧基（-OC2H5)、鹵素 (-F、-Cl、-Br、-I)、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C4烷基醚基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C7到C20芳基亞烷基醚基、經(jīng)取代或 未經(jīng)取代的Cl到C30鹵烷基或其組合。
[0039] 在化學(xué)式2中，A\A2以及A3可為族群2中所列的基團之一。
[0040] 聚合物的重量平均分子量可以為約1，000到約200, 000。
[0041] 以有機層組成物的總量計，可以約0. 1重量％到約30重量％的量包含聚合物。
[0042] 根據(jù)另一實施例，形成圖案的方法包含：在襯底上提供材料層，在材料層上涂覆硬 掩模組成物，熱處理硬掩模組成物以形成硬掩模層，在硬掩模層上形成含硅薄層，在含硅薄 層上形成光刻膠層，曝光且顯影光刻膠層以形成光刻膠圖案，使用光刻膠圖案選擇性地去 除含硅薄層和硬掩模層以暴露材料層的一部分，以及蝕刻材料層的暴露部分。
[0043] 硬掩模組成物可以使用旋涂式涂布法涂覆。
[0044] 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。
[0045] 所述方法可進(jìn)一步包含在形成光刻膠層之前形成底部抗反射涂層（bottom antireflective coating，BARC)〇
[0046] 含娃薄層可包含氮氧化娃（silicon oxynitride，SiON)。
[0047] 可提供滿足對于溶劑的可溶性、間隙填充特性和平坦化特性并確保耐熱性和耐蝕 刻性的硬掩模組成物。
【附圖說明】
[0048] 圖1表示用于評估根據(jù)實例和比較例的硬掩模層的平坦化特性的計算方程式1。
【具體實施方式】
[0049] 本發(fā)明的例示性實施例將在下文中進(jìn)行詳細(xì)描述，并且可以容易由具有相關(guān)領(lǐng)域 中常識的人員執(zhí)行。然而，本發(fā)明可以多種不同形式實施，并且不解釋為限于本文所闡述的 例示性實施例。
[0050] 如本文所用，當(dāng)未另外提供定義時，術(shù)語"經(jīng)取代的"可以指經(jīng)由以下各項中選出 的取代基取代而代替化合物的氫原子的一個：鹵素原子（F、Br、Cl或I)、羥基、烷氧基、硝 基、氛基、氣基、置氣基、脈基、餅基、亞餅基、幾基、氣甲醜基、硫醇基、醋基、駿基或其鹽、橫 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至丨J C30芳烷基、Cl到C30烷氧基、Cl到C20雜烷基、C3到C20雜芳基烷基、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)烷基和其組合。
[0051] 未另外提供定義時，如本文所使用，術(shù)語"雜"是指包含1到3個選自B、N、0、S和 P的雜原子者。
[0052] 在下文中，描述了根據(jù)一個實施例的硬掩模組成物。
[0053] 根據(jù)一個實施例的硬掩模組成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。
[0054] [化學(xué)式1]
[0055] * -A-B- *
[0056] 在化學(xué)式1中，
[0057] A為包含經(jīng)取代或未經(jīng)取代的芳環(huán)的化合物，以及
[0058] B為以下族群1中所列的基團之一。
[0059] [族群 1]
[0060]
[0061] 在族群1中，
[0062] R1和R 2獨立地是氫（-H)、羥基（-OH)、甲氧基（-0CH 3)、乙氧基（-OC2H5)、鹵素 (-F、-Cl、-Br、-I)、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C4烷基醚基、經(jīng)取代或未經(jīng)取代的C7到C