酚类单体、含有该酚类单体的用于形成抗蚀剂下层膜的聚合物以及含有该聚合物的用于 ...的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于半导体加工光刻过程的酚类单体，一种含有所述酚类单体的用于制备抗蚀剂下层的聚合物，以及一种包含所述聚合物的抗蚀剂下层组合物。所述酚类单体由说明书中结构式1表示，在结构式1中，R1、R2、R3和R4分别是氢原子，或者带有或不带有杂原子的具有1～20个碳原子的直链状、支链状、单环或多环的饱和或不饱和碳氢基团；A是具有4～20个碳原子的单环或多环的芳香烃基团；X是氧原子(O)或硫原子(S)；Y是单键、亚甲基(CH2-)、氧原子(O)、硫原子(S)、氨基(-NH-)或两个单独的氢原子，其中，A、R1、R2、R3和R4都能被带有或不带有杂原子的具有1～20个碳原子的直链状、支链状、单环或多环的饱和或不饱和碳氢基团取代；以及，要么R1和R2，要么R3和R4彼此独立连接，形成环状。
【专利说明】酚类单体、含有该酚类单体的用于形成抗蚀剂下层膜的聚
合物以及含有该聚合物的用于制备抗蚀剂下层膜的组合物
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种酚类单体、一种含有所述酚类单体的用于制备抗蚀剂下层的聚合物以及一种含有所述聚合物的抗蚀剂下层组合物，更具体地涉及一种在半导体光刻加工过程中使用的酚类单体，一种包含所述酚类单体的用于制备抗蚀剂下层的聚合物以及一种含有所述聚合物的抗蚀剂下层组合物。
【背景技术】
[0002]随着与半导体器件小型化和集成化相关的图案尺寸大小减少的趋势，光致抗蚀剂层和图案变得越来越薄，以防止光致抗蚀剂图案的坍塌。使用薄光致抗蚀剂图案很难蚀刻目标层，所以在光致抗蚀剂图案与将被蚀刻的目标层之间提供了具有高抗蚀刻性的无机层或有机层。这种层被称为“(抗蚀剂)下层(under-layer)”或“硬掩膜”，使用光致抗蚀剂图案在下层作图，然后使用下层图案蚀刻目标层的过程被称为“(抗蚀剂)向下铺设(under-laying)方法”。在向下铺设方法中使用的无机下层是由氮化娃、氧氮化娃、多晶娃、氮化钛、无定形碳等组成，通常是通过化学气相沉积方法(CVD)制备的。通过化学气相沉积方法制备的下层具有优异的蚀刻选择性和耐蚀刻性，但是在实际需要的粒子或启动设备投资方面存在问题。为了解决这些问题，已经研究出了一种通过旋转涂布制备的有机下层来代替通过沉积制备的下层。
[0003]一种包含有机下层的多层抗蚀剂通常具有双层结构(使用双层抗蚀剂技术)或者三层结构(使用三层抗蚀剂技术)。对于具有双层结构的抗蚀剂，上层是能实现图案的光致抗蚀剂层，抗蚀剂下层是可用于使用氧气的蚀刻工艺的碳氢化合物层。抗蚀剂下层在蚀刻下面的基材过程中被作为硬掩膜，所以在使用氧气的蚀刻情况下，它需要具有高耐蚀刻性，并且仅由基本不包含硅原子碳氢化合物组成。而且，抗蚀剂下层需要具有阻止光源扩散反射的功能，以便当使用氟化氪光源或氟化氩光源时控制上层抗蚀膜的驻波和避免图案坍塌。更具体地说，需要控制从下层到抗蚀剂上层的反射。
[0004]对于具有三层结构的抗蚀剂，在上层(即光致抗蚀剂层)和抗蚀剂下层(即由碳氢化合物组成的第一下层)之间进一步提供了无机硬掩膜中间层(即由无机物组成的第二下层)。第二下层可能是通过化学气相沉积方法(CVD)在高温下制备的氧化硅层、氮化硅层或氧氮化硅(SiON)层。优选地，第二下层可能是氧氮化硅层，所述氧氮化硅层作为底端抗反射涂层是高效的。第二下层的厚度是5-200nm，优选10-100nm。抗蚀剂下层(即第一下层)需要耐受240-500°C的温度，因为基材被加热到240-500°C，以便在抗蚀剂下层上形成第二下层(特别是，氧氮化硅层)。然而，当抗蚀剂下层确实不能耐受如此高的温度的时候，它在无机硬掩膜中间层制备过程中，可能容易被分解，以致污染设备内部。
【发明内容】
[0005]因此，本发 明的目的是提供一种具有高透明性、高耐热性、低反射性和低收缩性的酚类单体；一种含有所述单体的用来制备抗蚀剂下层的聚合物，所述聚合物具有如高透明性、高耐热性、低反射性和低收缩性的特性，以及优异的交联特性和耐刻蚀性；一种含有所述聚合物的抗蚀剂下层组合物；以及一种使用所述抗蚀剂下层组合物的图案形成方法。
[0006]本发明的另一个目的是提供一种在高温下具有自交联特性并且能够充当有机底部抗反射涂层的酚类单体；一种包含所述聚合物的抗蚀剂下层组合物；以及一种使用所述抗蚀剂下层组合物的图案形成方法。
[0007]本发明的又一个目的是提供一种酚类单体，一种含有所述单体的用来制备抗蚀剂下层的聚合物，一种含有所述聚合物的抗蚀剂下层组合物，一种使用所述抗蚀剂下层组合物的图案形成方法，其中当沉积在具有高度差的组成图案的晶片上时，抗蚀剂下层不仅具有高耐刻蚀性而且能够实现良好的平滑度。
[0008]为了实现这些目的，本发明提供了一种由以下结构式I表示的酚类单体:
[0009]结构式I
[0010]
【权利要求】
1.一种以下结构式I表示的酚类单体: [结构式I]
2.一种含有以下结构式2表示的重复单元的用于制备抗蚀剂下层的聚合物: [结构式2]
3.如权利要求2所述的聚合物，其中含有结构式2表示的重复单元的用来制备抗蚀剂下层的聚合物选自由含有以下结构式2a~2q表示的重复单元的聚合物构成的组。 [结构式2a]
4.如权利要求2所述的聚合物，其中用于制备抗蚀剂下层的所述聚合物的平均分子量Mw 为 500 ~20000。
5.一种抗蚀剂下层组合物，包括: 制备抗蚀剂下层的聚合物，所述聚合物含有由以下结构式2表示的重复单元；以及 有机溶剂， [结构式2]
6.如权利要求5所述的抗蚀剂下层组合物，其中所述有机溶剂选由丙二醇单甲醚醋酸酯(PGMEA)、丙二醇单甲醚(PGME)、环己酮(CH)、乳酸乙酯(EL)、内丁酯(GBL)以及它们的混合物构成的组。
7.如权利要求5所述的抗蚀剂下层组合物，其中所述用于制备抗蚀剂下层的聚合物的含量为I~25wt.%，余量为有机溶剂。
8.一种形成图案的方法，包括: (a)通过使用含有用于形成抗蚀剂下层的聚合物的抗蚀剂下层组合物在即将被蚀刻的基材顶部形成抗蚀剂下层； (b)在所述抗蚀 剂下层的顶部形成光致抗蚀剂层； (C)将所述光致抗蚀剂层暴露在能够深入预定图案中的放射性辐射中，在所述光致抗蚀剂层形成具有暴露区域的图案； (d)根据所述图案选择性去除所述光致抗蚀剂层和所述抗蚀剂下层，依照所述图案暴露出所述基材；以及 (e)蚀刻所述基材的暴露部分， 其中，所述用于形成抗蚀剂下层的所述聚合物含有由以下结构式2表示的重复单元； [结构式2]
9.如权利要求8所述的形成图案的方法，其中形成所述抗蚀剂下层的步骤包括: 通过旋转涂布将所述抗蚀剂下层组合物施加到厚度为500 ~ 6,000 A的基材的顶部；以及在240~400°C下加热50~180秒， 其中，所述抗蚀剂下层的厚度为40~550nm。
10.如权利要求8所述的形成图案的方法，其中所述去除所述抗蚀剂下层的步骤是通过使用chf3/cf4混合气体的干法蚀刻进行的。
11.如权利要求8所述的形成图案的方法，其中所述有机溶剂选自由丙二醇单甲醚醋酸酯(PGMEA)、丙二醇单甲醚(PGME)、环己酮(CH)、乳酸乙酯(EL)、内丁酯(GBL)以及它们的混合物构成的组。
12.如权利要求8所述的形成图案的方法，其中所述的用于制备抗蚀剂下层的所述聚合物的含量为1~25wt.%，余量为有机溶剂。
【文档编号】G03F7/004GK103906740SQ201280053193
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2012年11月1日 优先权日:2011年11月2日
【发明者】金贞植, 李载禹, 金宰贤 申请人:株式会社东进世美肯