硬掩模组合物和使用所述硬掩模组合物形成图案的方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2014年5月16日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第 10-2014-0059253号和2014年11月24日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第 10-2014-0164605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] 公开一种硬掩模组合物，和一种使用所述硬掩模组合物形成图案的方法。
【背景技术】
[0004] 最近，半导体行业已经研发出具有几纳米到几十纳米尺寸的图案的超精细技术。 所述超精细技术主要需要有效的光刻技术。典型的光刻技术包含：在半导体衬底上提供材 料层；在材料层上涂布光刻胶层；使光刻胶层曝光并且显影以提供光刻胶图案；以及使用 光刻胶图案作为掩模来蚀刻材料层。现今，根据待形成的图案的较小尺寸，仅仅通过上述典 型光刻技术难以提供具有极佳轮廓的精细图案。因此，可以在材料层与光刻胶层之间形成 被称为硬掩模层的层来提供精细图案。硬掩模层起到中间层的作用，用于通过选择性蚀刻 工艺来将光刻胶的精细图案转移到材料层。因此，硬掩模层需要具有例如耐热性和耐蚀刻 性等的特征以在多种蚀刻工艺期间耐受。另一方面，最近已经提出了通过旋涂式涂布法而 不是化学气相沉积来形成硬掩模层。旋涂式涂布法易于进行并且还可以改进间隙填充特征 和平面化特征。然而，旋涂式涂布法需要对于溶剂的可溶性。然而，硬掩模层所需要的以上 特征具有与可溶性相抵的关系，因此需要满足这两者的硬掩模组合物。
【发明内容】
[0005] -个实施例提供一种硬掩模组合物，其满足耐蚀刻性，同时确保对于溶剂的可溶 性、间隙填充特征以及平面化特征。
[0006] 另一个实施例提供一种使用所述硬掩模组合物形成图案的方法。
[0007] 根据一个实施例，提供了一种包含聚合物和溶剂的硬掩模组合物，所述聚合物包 含由以下化学式1表不的部分。
[0008] [化学式1]
[0009]
[0010] 在以上化学式1中，
[0011] M1和M2独立地是包含脂环基（aliphatic cyclic group)或芳环基的重复单元，
[0012] a是0或1，并且
[0013] b是1到3的范围内的整数。
[0014] 所述M1由以下化学式2a或化学式2b表示，并且所述M2由以下化学式3a或化学 式3b表;^:。
[0015]
[0016] 在以上化学式2a、化学式2b、化学式3a以及化学式3b中，
[0017] A1到A 4独立地是脂环基或芳环基，并且
[0018] X1到X 4独立地是氢、羟基、氰基、硫醇基、氨基、卤素、含卤素的基团或其组合。
[0019] 所述A1到A4独立地是由以下族群1中选出的被取代或未被取代的环基。
[0020][族群 1]
[0021]
[0022]
[0023] 在尸/T还Λ矢辟i屮，
[0024] Z1和Z 2独立地是单键、被取代或未被取代的Cl到C20亚烷基、被取代或未被取代 的C3到C20亚环烷基、被取代或未被取代的C6到C20亚芳基、被取代或未被取代的C2到 C20亚杂芳基、被取代或未被取代的C2到C20亚烯基、被取代或未被取代的C2到C20亚炔 基、C = 0、NRa、氧（0)、硫（S)或其组合，其中Ra是氢、被取代或未被取代的Cl到ClO烷基、 卤素或其组合，并且
[0025] Z3到Z 17独立地是C = 0、NRa、氧（0)、硫（S)、CRV或其组合，其中R 3到R。独立地 是氢、被取代或未被取代的Cl到ClO烷基、卤素、含卤素的基团或其组合。
[0026] 所述a可以是1，并且所述M1和M2可以独立地包含至少一个多环芳族基。
[0027] 所述a可以是1，并且所述M1可以是分子量比M2大的重复单元。
[0028] 所述聚合物可以包含由以下化学式4表示的部分。
[0029] [化学式4]
[0030]
[0031] 在以上化学式4中，
[0032] M1和M2独立地是包含脂环基或芳环基的重复单元，
[0033] X°是羟基、氰基、硫醇基、氨基、卤素、含卤素的基团或其组合，
[0034] 1 是0或 1，
[0035] m是1到3的范围内的整数，并且
[0036] η是1到10的范围内的整数。
[0037] 所述M1由以上化学式2a或化学式2b表示，并且所述M2由以上化学式3a或化学 式3b表;^:。
[0038] 所述M1可以是由以下化学式2-la、化学式2-lb、化学式2-2a、化学式2-2b、化学 式2-3a或化学式2-3b表示的重复单元。
[0039]
[0040] 在以上化学式2-la、化学式2-lb、化学式2_2a、化学式2_2b、化学式2_3a以及化 学式2-3b中，
[0041] X1和X 2独立地是氢、羟基、氰基、硫醇基、氨基、1?素、含1?素的基团或其组合。
[0042] 所述M2可以是由以下化学式3-la、化学式3-lb、化学式3-2a或化学式3-2b表示 的重复单元。
[0043]
[0044]
[0045] 仕以上化字A ?-ia、化字A ?-ib、化字A ；3-加以汉化字A ；3-此屮，
[0046] X3和X 4独立地是氢、羟基、氰基、硫醇基、氨基、1?素、含1?素的基团或其组合。
[0047] 所述聚合物可以包含由以下化学式1-1、化学式1-2、化学式1-3或化学式1-4表 示的部分。
[0048]
[0049]
[0050] 在以上化学式1-1、化学式1-2、化学式1-3以及化学式1-4中，
[0051] Xa、Xb、Γ以及Xd独立地是羟基、氰基、硫醇基、氨基、卤素、含卤素的基团或其组合， 并且
[0052] η是1到10的范围内的整数。
[0053] 所述聚合物的重均分子量可以是约1，000到约100, 000。
[0054] 按100重量份的所述溶剂计，所述聚合物可以以约0. 1重量份到约30重量份的量 包含在内。
[0055] 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 料层上涂覆所述硬掩模组合物以形成硬掩模层；热处理所述硬掩模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 硬掩模层以暴露一部分所述材料层；以及蚀刻所述材料层的暴露部分。
[0056] 所述硬掩模组合物可以使用旋涂式涂布法进行涂覆。
[0057] 所述形成硬掩模层的工艺可以包含在约100°C到约500°C下进行热处理。
[0058] 所述方法可以进一步包含在形成所述光刻胶层之前，在所述含硅薄层上形成底部 抗反射涂层（bottom antireflective coating，BARC) 〇
[0059] 所述含硅薄层可以包含氮氧化硅、氧化硅、氮化硅或其组合。
[0060] 可以满足硬掩模层所需要的特征，例如对于溶剂的可溶性、空隙填充特征以及平 面化特征，以及还可以确保耐蚀刻性。
【附图说明】
[0061] 图1展示用于评估平面化特征的计算方程式。
【具体实施方式】
[0062] 本发明的例示性实施例将在下文中进行详细描述，并且可以容易由具有相关领域 中常识的人员执行。然而，本发明可以按多种不同形式实施，并且不理解为限于本文中所阐 述的例示性实施例。
[0063] 如本文中所用，当不另外提供定义时，术语'被取代的'可以指被由以下各项中选 出的取代基取代而代替化合物的氢原子的一者：卤素（F、Br、Cl或I)、羟基、炕氧基、硝基、 氰基、氨基、叠氮基、脒基、肼基、亚肼基、羰基、氨基甲酰基（carbamyl group)、硫醇基、酯 基、羧基或其盐、磺酸基或其盐、磷酸或其盐、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杂烷基、C3到C20杂 芳基炕基、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。
[0064] 如本文中所用，当不另外提供定义时，术语'杂'是指包含1到3个由B、N、0、S以 及P中选出的杂原子中的一者。
[0065] 在下文中，描述了根据一个实施例的硬掩模组合物。
[0066] 根据一个实施例的硬掩模组合物包含聚合物和溶剂，所述聚合物包含由以下化学 式1表不的部分。
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