硬掩模组合物、使用其形成图案的方法以及包括该图案的半导体集成电路装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了硬掩模组合物、使用其形成图案的方法以及包括该图案的半导体集成电路装置，其中该硬掩模组合物包括由以下化学式1表示的单体、包含由以下化学式2表示的部分的聚合物、包含由以下化学式3表示的部分的聚合物、或者它们的组合，以及溶剂。在以下化学式1至3中，A、A′、A″、L、L′、X、X′、m、n、Ar、B、Xa以及Xb与【具体实施方式】中限定的相同。[化学式1][化学式2][化学式3]
【专利说明】硬掩模组合物、使用其形成图案的方法以及包括该图案的 半导体集成电路装置
[0001] 相关申请的引用
[0002] 本申请要求于2013年6月27日提交到韩国知识产权局的韩国专利申请号 10-2013-0074687,和韩国专利申请号10-2013-0074689的优先权和权益，通过引用将其全 部内容结合到本文中。
【技术领域】
[0003] 公开了硬掩模组合物、使用其形成图案的方法、以及包括该图案的半导体集成电 路装置。
【背景技术】
[0004] 近来，半导体工业已经发展到具有几纳米至几十纳米尺寸图案的超精细 (ultra-fine)技术。这种超精细技术必须需要有效的光刻技术。典型的光刻技术包括：在 半导体基板上提供材料层；在所述材料层上涂覆光致抗蚀剂层；曝光和显影所述光致抗蚀 剂层以提供光致抗蚀剂图案；以及使用光致抗蚀剂图案作为掩模来蚀刻所述材料层。典型 的光刻技术包括：在半导体基板上提供材料层；在所述材料层上涂覆光致抗蚀剂层；曝光 和显影所述光致抗蚀剂层以提供光致抗蚀剂图案；以及使用光致抗蚀剂图案作为掩模来蚀 刻所述材料层。因此，可以在材料层和光致抗蚀剂层之间形成称为硬掩模层的层以提供精 细图案。硬掩模层起到中间层的作用，用于通过选择性蚀刻方法将光致抗蚀剂的精细图案 转移至材料层。因此，要求硬掩模层在多重蚀刻过程期间耐受多种特性诸如耐热性和耐蚀 刻性等。另一方面，近来已经提出了通过旋涂法而非化学气相沉积来形成硬掩模层。旋涂 法便于执行并且还可以改善间隙填充特性和平面化特性。旋涂法可以使用对溶剂具有溶解 性的硬掩模组合物。然而，硬掩模层需要的以上特性具有对抗溶解度的关系，因此需要满足 两者的硬掩模组合物。
【发明内容】
[0005] -个实施方式提供在确保溶剂的可溶性、间隙填充特性，和平面化特征的同时满 足耐热性和耐蚀刻性的硬掩模组合物。
[0006] 另一个实施方式提供使用硬掩模组合物形成图案的方法。
[0007] 又一实施方式提供包括使用该方法形成的图案的半导体集成电路装置。
[0008] 根据一个实施方式，硬掩模组合物包括，由以下化学式1表示的单体，包括由以下 化学式2表示的部分的聚合物，包括由以下化学式3表示的部分的聚合物，或者它们的组 合，以及溶剂。
[0009][化学式1]
[0010]
【权利要求】
1. 一种硬掩模组合物，包括： 由以下化学式1表示的单体， 包含由以下化学式2表示的部分的聚合物，包含由以下化学式3表示的部分的聚合物， 或者它们的组合，以及 溶剂， [化学式1]
其中，在以上化学式1中， A选自取代或未取代的芳环基团、取代或未取代的脂环基团、取代或未取代的C1至C20 亚烷基基团，取代或未取代的C2至C20亚烯基基团以及取代或未取代的C2至C20亚炔基 基团，以及它们的组合， A'和A"独立地是取代或者未取代的芳环基团、取代或未取代的脂环基团、或者它们 的组合， X和X'独立地是羟基基团、亚硫酰基团、巯基基团、氰基基团、取代或未取代的氨基基 团、卤素原子、包含卤素的基团、取代或未取代的C1至C30烷氧基基团、或者它们的组合物， L和L'独立地是单键、取代或未取代的C1至C20亚烷基基团、取代或者未取代的C6 至C30亚芳基基团、或者它们的组合，并且 m和η独立地是大于或等于0的整数，并且1 < m+n < (A取代基的最大数量）： [化学式2]
其中，在以上化学式2中， Ar是选自以下组1的取代或未取代的芳基，并且 B是选自以下组2中的一种、或者两种或更多种的组合： [组1]
其中，在组2中，Μ1和Μ2独立地是氢、羟基基团、亚硫酰基团、巯基基团、氰基基团、取代 或未取代的氨基基团、卤素原子、包含卤素的基团、取代或未取代的C1至C30烷氧基基团、 或者它们的组合物： [化学式3]
其中，在上述化学式3中， ^和#独立地是羟基基团、亚硫酰基团、巯基基团、氰基基团、取代或未取代的氨基基 团、卤素原子、包含卤素的基团、取代或未取代的C1至C30烷氧基基团、或者它们的组合物。
2.根据权利要求1所述的硬掩模组合物，其中，Α、Α'和Α"独立地是选自以下组3的 取代或者未取代的环状基团： [组3]
其中，在所述组3中， Z1和Z2独立地是单键、取代或未取代的C1至C20亚烷基基团、取代或未取代的C3至 C20环亚烷基基团、取代或未取代的C6至C20亚芳基基团、取代或未取代的C2至C20杂亚 芳基基团、取代或未取代的C2至C20亚烯基基团、取代或未取代的C2至C20亚炔基基团、 C=0、NRa、氧（0)、硫（S)、或者它们的组合，其中Ra是氢、取代或未取代的C1至CIO烷基基团、 卤素原子、或者它们的组合，并且 Z3至Z17独立地是C=0、NRa、氧（0)、硫（S )、CRbRe、或者它们的组合，其中Ra至Re独立地 是氢、取代或者未取代的C1至C10烷基基团、卤素原子、包含卤素的基团、或者它们的组合。
3. 根据权利要求2所述的硬掩模组合物，其中，A、A'和A"中至少一个是多环芳基。
4. 根据权利要求1所述的硬掩模组合物，其中，A、A'或者A"中至少一个氢被以下各 项取代：羟基基团、亚硫酰基团、巯基基团、氰基基团、取代或未取代的氨基基团、卤素原子、 包含卤素的基团、取代或未取代的C1至C30烷氧基基团、或者它们的组合。
5. 根据权利要求1所述的硬掩模组合物，其中，在以上化学式2中，Ar的至少一个氢被 以下各项取代：羟基基团、亚硫酰基团、巯基基团、氰基基团、取代或未取代的氨基团、卤素 原子、包含卤素的基团、取代或未取代的C1至30烷氧基基团、或者它们的组合。
6. 根据权利要求1所述的硬掩模组合物，其中，包含由以上化学式3表示的部分的所述 聚合物进一步包括由选自组4中列出的基团中的一种或者两种或更多种的组合组成的部 分： [组4]
其中，在所述组4中， X1至X8独立地是羟基基团、亚硫酰基团、巯基基团、氰基基团、取代或未取代的氨基基 团、卤素原子、包含卤素的基团、取代或未取代的C1至C30烷氧基基团、或者它们的组合，并 且 a至h独立地是0至4的整数。
7. 根据权利要求1所述的硬掩模组合物，其中，所述单体是由以下化学式la至lh中的 一种表不的：
[化学式la] [化学式lb] [化学式lc] [化学式id]
[化学式le] [化学式If] [化学式lg] [化学式lh] 其中,在以上化学式la至lh中， Xa至Xn和Ya至Yh独立地是羟基基团、亚硫酰基团、巯基基团、氰基基团、取代或未取代 的氨基基团、卤素原子、包含卤素的基团、取代或未取代的C1至C30烷氧基基团、或者它们 的组合。
8. 根据权利要求1所述的硬掩模组合物，其中，所述单体具有的分子量为200至 5, 000〇
9. 根据权利要求1所述的硬掩模组合物，其中，包含由以上化学式2表示的部分的所 述聚合物和包含由以上化学式3表示的部分的所述聚合物各自具有重均分子量为500至 10, 000。
10. 根据权利要求1所述的硬掩模组合物，其中，所述单体和所述聚合物的重量比是 9:1 至 1:9。
11. 根据权利要求1所述的硬掩模组合物，其中，所述溶剂包括选自丙二醇单甲醚乙酸 酯（PGMEA)、丙二醇单甲醚（PGME)、环己酮、以及乳酸乙酯中的至少一种。
12. 根据权利要求1所述的硬掩模组合物，其中，基于100重量份的所述溶剂以0. 1重 量份至50重量份的量包括所述单体和所述聚合物。
13. -种形成图案的方法，包括： 在基板上提供材料层， 将权利要求1所述的硬掩模组合物施用到所述材料层上， 对所述硬掩模组合物进行热处理以形成硬掩模层， 在所述硬掩模层上形成包含硅的薄层， 在所述包含硅的薄层上形成光致抗蚀剂层， 将所述光致抗蚀剂层曝光和显影以形成光致抗蚀剂图案， 使用所述光致抗蚀剂图案选择性地移去所述包含硅的薄层和所述硬掩模层以使所述 材料层的一部分曝光，以及 蚀刻所述材料层的曝光部分。
14. 根据权利要求13所述的方法，其中，所述硬掩模组合物是使用旋涂法施用的。
15. 根据权利要求13所述的方法，其中，形成硬掩模层的过程包括在100°C至500°C下 进行热处理。
16. 根据权利要求13所述的方法，还包括，在所述包含硅的薄层上形成底部抗反射涂 层（BARC)。
17. 根据权利要求16所述的方法，其中，所述包含硅的薄层包括氧氮化硅（SiON)。
18. -种半导体集成电路装置，包括使用权利要求13所述的形成图案的方法形成的多 种图案。
【文档编号】H01L21/027GK104253024SQ201410063061
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年2月24日 优先权日:2013年6月27日
【发明者】崔有廷, 金润俊, 金古恩, 金永珉, 金惠廷, 文俊怜, 朴曜徹, 朴裕信, 朴惟廷, 宋炫知, 辛乘旭, 尹龙云, 李忠宪, 洪承希 申请人:第一毛织株式会社