硬掩膜组合物和使用硬掩膜组合物形成图案的方法
【专利说明】
[0001] 交叉引用
[0002] 本发明主张2013年12月31日在韩国知识产权局申请的韩国专利申请案第 10-2013-0169274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] 本发明揭示了一种硬掩膜组合物和使用所述硬掩膜组合物形成图案的方法。
【背景技术】
[0004] 近来，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。 这种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；在其上涂布光致抗蚀剂层；使所述光致抗蚀剂层曝光并且显影以提供光致抗蚀剂图 案；以及使用光致抗蚀剂图案作为掩膜来蚀刻材料层。目前，根据打算形成的尺寸越来越小 的图案，仅仅通过上述典型光刻技术难以提供轮廓清晰的精细图案。因此，可以在材料层与 光致抗蚀剂层之间形成被称为硬掩膜层的层以提供精细的图案。硬掩膜层起到中间层的作 用，用于通过选择性蚀刻工艺将光致抗蚀剂的精细图案转移到材料层。因此，硬掩膜层需要 具有诸如耐热性和耐蚀刻性等在多个蚀刻工艺期间能够容许的特征。另一方面，最近已经 提出了通过旋转涂布法代替化学气相沉积法来形成硬掩膜层。旋转涂布法易于进行并且还 可以改良间隙填充特征和平面化特征。旋转涂布法可以使用具有溶剂可溶性的硬掩膜组合 物。然而，硬掩膜层所需的以上特征与可溶性具有相冲突的关系，因此需要满足这两者的硬 掩膜组合物。
【发明内容】
[0005] 本发明一个实施例提供了满足耐热性同时确保溶剂可溶性、间隙填充特征以及平 面化特征的硬掩膜组合物。
[0006] 本发明另一个实施例提供了一种使用所述硬掩膜组合物形成图案的方法。
[0007] 根据一个实施例，提供了包含聚合物和溶剂的硬掩膜组合物，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]
【主权项】
1. 一种硬掩膜组合物，其包括： 聚合物，其包含由以下化学式1表示的部分；以及 溶剂： [化学式1]
其中，在以上化学式1中， A选自以下群组1，以及 B选自以下群组2， [群组1]
其中，在所述群组1中， M和W独立地为氢或羧基， X为经取代或未经取代的Cl到C20亚烷基、经取代或未经取代的C3到C20亚环烷基、 经取代或未经取代的C6到C20亚芳基、经取代或未经取代的C2到C20亚杂芳基、经取代或 未经取代的C2到C20亚烯基、经取代或未经取代的C2到C20亚炔基、氧、硫、羰基、S0 2、NRa、 其组合，以及 R和V独立地为氢、卤素、羟基、亚硫酰基、巯基、氰基、经取代或未经取代的氨基、经 取代或未经取代的Cl到C30烷基、经取代或未经取代的C3到C30环烷基、经取代或未经取 代的C6到C30芳基、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C30烷氧基、经取代或未经取代的C2到C30烯基、经取代或未经取代的C2 到C30炔基、经取代或未经取代的Cl到C20醛基、经取代或未经取代的Cl到C4烷基醚、经 取代或未经取代的C7到C20芳基亚烷基醚、经取代或未经取代的Cl到C30卤烷基、经取代 或未经取代的Cl到C20烷基硼烷基、经取代或未经取代的C6到C30芳基硼烷基、0^妒纪或 其组合， 条件是所述Ra、Rb、R。、Rd、R% Rf、Rg、Rh以及R 1独立地为氢、经取代或未经取代的Cl到 ClO烷基、卤素、含卤素基团或其组合， [群组2]
其中，在所述群组2中， Y和t独立地为氢、羟基、亚硫酰基、巯基、氰基、经取代或未经取代的氨基、经取代或 未经取代的Cl到C30烷基、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 Cl 到 C30 烷氧基、NRaRb、COOR。、PRjRkR 1Rni或其组合， X、R以及W与所述群组1中所定义的相同，以及 Ra、Rb、R。、Rj、Rk、R1以及R m独立地为氢、经取代或未经取代的Cl到ClO烷基、卤素、含 卤素基团或其组合。
2. 根据权利要求1所述的硬掩膜组合物，其中，在所述群组1和所述群组2中，R和R' 独立地为氢、卤素、羟基、亚硫酰基、巯基、氰基、经取代或未经取代的氨基、CR gRhRi或其组 合， 条件是所述Rg、Rh以及R1独立地为氢、经取代或未经取代的Cl到ClO烷基、卤素、含卤 素基团或其组合。
3. 根据权利要求1所述的硬掩膜组合物，其中，在所述群组1和所述群组2中，X独立 地为氧、硫、羰基、S02、NR a、SiRbRe、PRdReR f或其组合， 条件是所述Ra、Rb、R' Rd、R6以及Rf独立地为氢、经取代或未经取代的Cl到ClO烷基、 卤素、含卤素基团或其组合。
4.根据权利要求1所述的硬掩膜组合物，其中所述聚合物由以下化学式2到化学式7 中的一个表不： [化学式2]
其中，在以上化学式2到化学式7中， X为氧、硫、羰基、S02、NRa、SiRbR。、PRdR eRf或其组合， Y和t独立地为羟基、亚硫酰基、巯基、氰基、经取代或未经取代的氨基、经取代或未 经取代的Cl到C30烷基、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Cl 到 C30 烷氧基、NRaRb、COORc、PRjR kR1Rni或其组合， R和V独立地为氢、卤素、羟基、亚硫酰基、巯基、氰基、经取代或未经取代的氨基、 CRgRhR^其组合，以及 2 彡 η 彡 10, 000， 条件是所述Ra、Rb、R。、Rd、R% Rf、Rg、Rh、R、Rj、Rk、R 1以及Rni独立地为氢、经取代或未经 取代的Cl到ClO烷基、卤素、含卤素基团或其组合。
5. 根据权利要求1所述的硬掩膜组合物，其中所述聚合物的重量平均分子量为1，000 到 200, 000。
6. 根据权利要求1所述的硬掩膜组合物，其中所述溶剂包括选自丙二醇单甲基醚乙酸 酯、丙二醇单甲基醚、环己酮、N-甲基2-吡咯烷酮以及乳酸乙酯的至少一种。
7. 根据权利要求1所述的硬掩膜组合物，其中按所述溶剂为100重量份计，所述聚合物 的量占0.01到50重量份。
8. -种形成图案的方法，其包括： 在衬底上提供材料层； 将根据权利要求1到7中任一项所述的硬掩膜组合物涂覆到所述材料层上； 热处理所述硬掩膜组合物以形成硬掩膜层； 在所述硬掩膜层上形成含硅薄层； 在所述含硅薄层上形成光致抗蚀剂层； 使所述光致抗蚀剂层曝光并且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除所述含硅薄层和所述硬掩膜层以暴露所述材 料层的一部分；以及 蚀刻所述材料层的暴露部分。
9. 根据权利要求8所述的形成图案的方法，其中所述硬掩膜组合物是以旋转涂布法涂 覆。
10. 根据权利要求8所述的形成图案的方法，其中所述硬掩膜层是通过在KKTC到 500 °C下热处理来形成。
11. 根据权利要求8所述的形成图案的方法，其中进一步包括在所述含硅薄层上形成 底部抗反射涂布层。
12. 根据权利要求8所述的形成图案的方法，其中所述含硅薄层包括氮氧化硅、氮化硅 或其组合。
【专利摘要】本发明提供一种硬掩膜组合物和使用硬掩膜组合物形成图案的方法。所述硬掩膜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表示的部分。[化学式1]在以上化学式1中，A和B与本说明书中所定义的相同。
【IPC分类】G03F7-00, G03F7-004
【公开号】CN104749880
【申请号】CN201410642246
【发明人】南沇希, 金惠廷, 金相均, 金瑆焕, 金润俊, 文俊怜, 宋炫知
【申请人】三星Sdi株式会社
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2014年11月11日
【公告号】US20150187589