硬掩模组成物和使用所述硬掩模组成物形成图案的方法
【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 10-2014-0059252号的优先权和权益，其全部内容以引用的方式并入本文中。
技术领域
[0003] 本发明涉及一种硬掩模组成物和一种使用所述硬掩模组成物形成图案的方法。
【背景技术】
[0004] 最近，半导体行业已发展到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；曝光且显影所述光刻胶层以提供光刻胶图案；以及使用所 述光刻胶图案作为掩模来蚀刻所述材料层。当今，根据即将形成的图案的较小尺寸，仅仅通 过上述典型的光刻技术难以提供轮廓清晰的精细图案。因此，可在材料层与光刻胶层之间 形成被称作硬掩模层的层来得到精细图案。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 刻性等的特性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且还可改良间隙填充特性和 平坦化特性。当必需使用多个图案来获得精细图案时，需要在无空隙下用层填充图案的间 隙填充特性。另外，当衬底具有凸块或作为衬底的晶片具有图案致密区和无图案区两者时， 需要用较低层平坦化层表面的平坦化特性。然而，由于硬掩膜层所需的以上特性彼此对立， 故需要发展满足这些特性的硬掩模组成物。
【发明内容】
[0005] -个实施例提供确保溶剂的可溶性、间隙填充特性和平坦化特性并满足耐热性和 耐蚀刻性的硬掩模组成物。
[0006] 另一实施例提供一种使用硬掩模组成物形成图案的方法。
[0007] 根据一个实施例，硬掩模组成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。
[0008] [化学式1]
[0009] * -A-B- *
[0010] 在化学式1中，
[0011] A为包含经取代或未经取代的芳环的化合物，以及
[0012] B为以下族群1中所列的基团之一。
[0013] [族群 1]
[0014]
[0015] 在族群1中，
[0016] R1和R 2独立地是氢（-H)、羟基（-OH)、甲氧基（-0CH 3)、乙氧基（-OC2H5)、卤素 (-F、-Cl、-Br、-I)、经取代或未经取代的C3到C30环烯基、经取代或未经取代的Cl到C20 烷基胺基、经取代或未经取代的C7到C20芳烷基、经取代或未经取代的Cl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Cl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Cl到C30卤烷基或其组合，
[0017] L 为-0-、-S-、-SO2 -或幾基，以及
[0018] X为1至30的整数。
[0019] A可为经取代或未经取代的C6到C50亚芳基。
[0020] A可为以下族群2中所列的基团之一。
[0021] [族群 2]
[0022]
[0023] 在族群2中，
[0024] R3到R 6独立地是氢（-H)、羟基（-OH)、甲氧基（-0CH 3)、乙氧基（-OC2H5)、卤素 (-F、-Cl、-Br、-I)、经取代或未经取代的C3到C30环烯基、经取代或未经取代的Cl到C20 烷基胺基、经取代或未经取代的C7到C20芳烷基、经取代或未经取代的Cl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Cl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Cl到C30卤烷基或其组合。
[0025] 聚合物可由以下化学式2表示。
[0026] [化学式2]
[0027]
[0028] 在化学式2中，
[0029] A1、A2以及A 3独立地是包含经取代或未经取代的芳环的化合物，
[0030] B1、B2以及B 3独立地是以上族群1中所列的基团之一，以及
[0031] l、m以及η独立地是0至200的整数。
[0032] I、m以及η的总和至少为1。
[0033] A3可为由以下化学式3表示的化合物。
[0034] [化学式3]
[0035]
[0036] 在化学式3中，
[0037] A4和A 5独立地是族辟2甲所列的S团乙一，以及
[0038] R7和R 8独立地是氢（-Η)、羟基（-0Η)、甲氧基（-0CH 3)、乙氧基（-OC2H5)、卤素 (-F、-Cl、-Br、-I)、经取代或未经取代的C3到C30环烯基、经取代或未经取代的Cl到C20 烷基胺基、经取代或未经取代的C7到C20芳烷基、经取代或未经取代的Cl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Cl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Cl到C30卤烷基或其组合。
[0039] 在化学式2中，A\A2以及A3可为族群2中所列的基团之一。
[0040] 聚合物的重量平均分子量可以为约1，000到约200, 000。
[0041] 以有机层组成物的总量计，可以约0. 1重量％到约30重量％的量包含聚合物。
[0042] 根据另一实施例，形成图案的方法包含：在衬底上提供材料层，在材料层上涂覆硬 掩模组成物，热处理硬掩模组成物以形成硬掩模层，在硬掩模层上形成含硅薄层，在含硅薄 层上形成光刻胶层，曝光且显影光刻胶层以形成光刻胶图案，使用光刻胶图案选择性地去 除含硅薄层和硬掩模层以暴露材料层的一部分，以及蚀刻材料层的暴露部分。
[0043] 硬掩模组成物可以使用旋涂式涂布法涂覆。
[0044] 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。
[0045] 所述方法可进一步包含在形成光刻胶层之前形成底部抗反射涂层（bottom antireflective coating，BARC)〇
[0046] 含娃薄层可包含氮氧化娃（silicon oxynitride，SiON)。
[0047] 可提供满足对于溶剂的可溶性、间隙填充特性和平坦化特性并确保耐热性和耐蚀 刻性的硬掩模组成物。
【附图说明】
[0048] 图1表示用于评估根据实例和比较例的硬掩模层的平坦化特性的计算方程式1。
【具体实施方式】
[0049] 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，本发明可以多种不同形式实施，并且不解释为限于本文所阐述的 例示性实施例。
[0050] 如本文所用，当未另外提供定义时，术语"经取代的"可以指经由以下各项中选出 的取代基取代而代替化合物的氢原子的一个：卤素原子（F、Br、Cl或I)、羟基、烷氧基、硝 基、氛基、氣基、置氣基、脉基、餅基、亚餅基、幾基、氣甲醜基、硫醇基、醋基、駿基或其盐、横 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至丨J C30芳烷基、Cl到C30烷氧基、Cl到C20杂烷基、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、C3到C30杂环烷基和其组合。
[0051] 未另外提供定义时，如本文所使用，术语"杂"是指包含1到3个选自B、N、0、S和 P的杂原子者。
[0052] 在下文中，描述了根据一个实施例的硬掩模组成物。
[0053] 根据一个实施例的硬掩模组成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。
[0054] [化学式1]
[0055] * -A-B- *
[0056] 在化学式1中，
[0057] A为包含经取代或未经取代的芳环的化合物，以及
[0058] B为以下族群1中所列的基团之一。
[0059] [族群 1]
[0060]
[0061] 在族群1中，
[0062] R1和R 2独立地是氢（-H)、羟基（-OH)、甲氧基（-0CH 3)、乙氧基（-OC2H5)、卤素 (-F、-Cl、-Br、-I)、经取代或未经取代的C3到C30环烯基、经取代或未经取代的Cl到C20 烷基胺基、经取代或未经取代的C7到C20芳烷基、经取代或未经取代的Cl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Cl到C4烷基醚基、经取代或未经取代的C7到C