光阻底层组成物以及使用所述组成物形成图案的方法与流程

本揭示涉及一种光阻底层组成物以及一种使用所述光阻底层组成物形成图案的方法。

背景技术：

1、近来，半导体产业已发展至具有几纳米至几十纳米大小的图案的超细技术。此种超细技术本质上需要有效的微影技术。

2、微影技术是一种处理方法，包括在半导体基板(例如硅晶圆)上涂布光阻层以形成薄膜，通过其上绘制有装置图案的罩幕图案使用活化辐射(例如紫外线)照射光阻层，对产物进行显影以获得光阻图案，并使用光阻图案作为保护层对基板进行蚀刻以在基板的表面上形成对应于图案的精细图案。

3、在形成光阻图案期间执行的曝光是获得具有高分辨率的光阻影像的重要因素之一。

4、由于需要超细图案制造技术，短波长(例如i-line(365纳米的波长)、krf准分子激光(248纳米的波长)及arf准分子激光(193纳米的波长))被用作用于对光阻曝光的活化辐射。据以，为了解决由活化辐射的半导体基板的漫反射或驻波引起的问题，已经进行了许多研究，以通过在光阻与半导体基板之间插入具有优化反射率的光阻底层来解决所述问题。

5、另一方面，除了活化辐射之外，亦执行使用高能射线(例如极紫外(extremeultraviolet，euv)(13.5纳米的波长)、电子束(electron beam，e-beam)等)作为光源用于形成精细图案的方法，且对应的光源几乎没有来自基板的反射，但是随着图案的精细化，光阻底层应具有薄得多的厚度，且为了改善所形成的图案的塌陷，亦正在广泛地研究关于改善光阻与底层之间的黏附力的研发工作。另外，为了使光源的效率最大化，亦研究关于通过底层的灵敏度的研发工作。

技术实现思路

1、技术挑战

2、提供一种光阻底层组成物，所述光阻底层组成物即使在精细图案化制程中亦不会引起光阻的图案塌陷，所述光阻底层组成物被形成为超薄膜，以可缩短蚀刻制程时间，并改善交联特性，由此改善涂布均匀性、间隙填充特性及光阻图案形成能力。

3、另一实施例提供一种使用所述光阻底层组成物形成图案的方法。

4、解决问题的方案

5、根据实施例的光阻底层组成物包括具有在环中包括两个或更多个氮原子的环骨架的聚合物、由化学式1表示的化合物及溶剂，

6、[化学式1]

7、

8、其中，在化学式1中，

9、l1至l4及l5至l8各自独立地为单键、经取代或未经取代的c1至c10亚烷基、经取代或未经取代的c3至c20亚环烷基、*-(crr’)n-o-(cr”r”’)m-*、*-crr’-c(＝o)-*(其中，r、r’、r”及r”’各自独立地为氢、氘、c1至c10烷基、c3至c6环烷基、卤素、氰基、胺基、环氧基、c1至c10烷氧基或其组合，n及m各自独立地为0至5的整数，且*为连接点)或其组合，

10、r1至r4各自独立地为经取代或未经取代的c1至c10脂族饱和或不饱和烃基、经取代或未经取代的c3至c10脂环族饱和或不饱和烃基、经取代或未经取代的c2至c10饱和或不饱和脂环族杂烃基、经取代或未经取代的c6至c30芳基、经取代或未经取代的c2至c30杂芳基、经取代或未经取代的c1至c10烷氧基或其组合，

11、当l5至l8全部为单键或者全部为未经取代的c1至c10亚烷基时，r1至r4全部为经取代或未经取代的c1至c10脂族饱和或不饱和烃基，或者r1至r4不全部为经取代或未经取代的c1至c2烷氧基，且

12、r5至r6各自独立地为氢、氘、经取代或未经取代的c1至c10烷基、经取代或未经取代的c2至c10烯基、乙烯基、烯丙基、经取代或未经取代的c2至c10炔基、经取代或未经取代的c1至c10杂烷基、经取代或未经取代的c1至c10杂烯基、经取代或未经取代的c1至c10杂炔基或其组合。

13、在化学式1中，l1至l4及l5至l8可各自独立地为单键、经取代或未经取代的c1至c10亚烷基、*-(crr’)n-o-(cr”r”’)m-*、*-crr’-c(＝o)-*(其中，r、r’、r”及r”’各自独立地为氢、氘、c1至c10烷基、c3至c6环烷基或其组合，n及m各自独立地为0至3的整数，且*为连接点)或其组合，且

14、r1至r4可各自独立地为经取代或未经取代的c1至c10烷基、包含至少一个双键的经取代或未经取代的c2至c10烯基、经取代或未经取代的c3至c10环烷基、经取代或未经取代的c1至c10烷氧基或其组合。

15、由化学式1表示的所述化合物可包括由化学式4至化学式11表示的化合物中的至少一种化合物。

16、[化学式4]

17、

18、[化学式5]

19、

20、[化学式6]

21、

22、[化学式7]

23、

24、[化学式8]

25、

26、[化学式9]

27、

28、[化学式10]

29、

30、[化学式11]

31、

32、具有在所述环中包括两个或更多个氮原子的环骨架的所述聚合物可包括化学式a-1至化学式a-4中的至少一种结构。

33、[化学式a-1]

34、

35、[化学式a-2]

36、

37、[化学式a-3]

38、

39、[化学式a-4]

40、

41、在化学式a-1至化学式a-4中，

42、rx及ry各自独立地为氢、经取代或未经取代的c1至c10烷基、经取代或未经取代的c2至c10烯基、乙烯基、烯丙基、经取代或未经取代的c2至c10炔基、经取代或未经取代的c1至c10杂烷基、经取代或未经取代的c1至c10杂烯基、经取代或未经取代的c1至c10杂炔基、经取代或未经取代的c3至c20环烷基、经取代或未经取代的c2至c20杂环烷基、经取代或未经取代的c6至c20芳基、经取代或未经取代的c1至c20杂芳基或其组合，

43、*是所述聚合物中的每个连接点。

44、所述聚合物可包括由化学式2表示的结构单元、由化学式3表示的结构单元或其组合。

45、[化学式2]

46、

47、[化学式3]

48、

49、其中，在化学式2及化学式3中，

50、a为所述环中包含两个或更多个氮原子的环基，

51、rc、rd及re各自独立地为经取代或未经取代的c1至c10烷基、经取代或未经取代的c2至c10烯基、乙烯基、烯丙基、经取代或未经取代的c2至c10炔基、经取代或未经取代的c1至c10杂烷基、经取代或未经取代的c1至c10杂烯基、经取代或未经取代的c1至c10杂炔基、经取代或未经取代的c3至c20环烷基、经取代或未经取代的c2至c20杂环烷基、经取代或未经取代的c6至c20芳基、经取代或未经取代的c1至c20杂芳基或其组合，

52、l9至l14各自独立地为单键、经取代或未经取代的c1至c10亚烷基、经取代或未经取代的c1至c10亚杂烷基、经取代或未经取代的c3至c20亚环烷基、经取代或未经取代的c2至c20亚杂环烷基、经取代或未经取代的c6至c20亚芳基、经取代或未经取代的c1至c20亚杂芳基或其组合，

53、x1至x5各自独立地为单键、-o-、-s-、-s(＝o)-、-s(＝o)2-、-c(＝o)-、-(co)o-、-o(co)o-、-nr””-(其中，r””为氢、氘或c1至c10烷基)或其组合，且

54、*分别是对所述聚合物的主链或末端基团的连接点。

55、在化学式2及化学式3中，

56、rc、rd及re可各自独立地为经取代或未经取代的c1至c10烷基、经取代或未经取代的c1至c10杂烷基或其组合，

57、l9至l14可各自独立地为单键、经取代或未经取代的c1至c10亚烷基、经取代或未经取代的c1至c10亚杂烷基或其组合，且

58、x1至x5可各自独立地为单键、-o-、-s-或其组合。

59、化学式2及化学式3的a可由化学式a-1至化学式a-4中的至少一者表示，且

60、在化学式a-1及化学式a-4中，

61、*分别表示对化学式2及化学式3中的l9至l14中的任一者或所述聚合物的侧链的连接点。

62、所述聚合物可包括由化学式12至化学式21表示的结构单元中的任一者：

63、[化学式12]

64、

65、[化学式13]

66、

67、[化学式14]

68、

69、[化学式15]

70、

71、[化学式16]

72、

73、[化学式17]

74、

75、[化学式18]

76、

77、[化学式19]

78、

79、[化学式20]

80、

81、[化学式21]

82、

83、其中，在化学式12至化学式21中，

84、*是对所述聚合物的主链、侧链或末端基团的连接点。

85、基于所述光阻底层组成物的总重量，可以0.01重量％至5重量％的量包含由化学式1表示的所述化合物。

86、所述聚合物可具有2,000克/摩尔至300,000克/摩尔的重量平均分子量。

87、所述组成物可更包含选自丙烯酸树脂、环氧树脂、酚醛清漆树脂、乙炔脲树脂及三聚氰胺树脂的一或多种聚合物。

88、所述组成物可还包含添加剂，所述添加剂包括表面活性剂、热酸产生剂、塑化剂、光酸产生剂、交联剂或其组合。

89、另一实施例提供一种形成图案的方法，所述方法包括：

90、在基板上形成蚀刻目标层，

91、通过在所述蚀刻目标层上施加根据实施例的光阻底层组成物来形成光阻底层，

92、在所述光阻底层上形成光阻图案，以及

93、使用所述光阻图案作为蚀刻罩幕依序蚀刻所述光阻底层及所述蚀刻目标层。

94、所述形成所述光阻图案可包括

95、在所述光阻底层上形成光阻层，

96、对所述光阻层进行曝光，以及

97、对所述光阻层进行显影。

98、所述形成所述光阻底层可还包括在涂布所述光阻底层组成物之后，在100℃至500℃的温度下进行热处理。

99、本发明的效果

100、根据实施例的光阻底层组成物可形成为用于预定波长(例如euv等)的超薄膜，且同时提供一种具有优异的涂布性质、平坦化性质及间隙填充特性以及改善的交联特性的光阻底层。据以，根据实施例的光阻底层组成物或由其形成的光阻底层可通过使用高能光源(例如euv等)有利地用于形成光阻的精细图案。