[發(fā)明專利]硬掩膜組合物和硬掩膜及形成圖案的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010087862.8
• 申請日: 2020-02-12
• 公開（公告）號: CN111240153B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王靜;肖楠;宋里千
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門恒坤新材料科技股份有限公司
• 主分類號: G03F7/004
• 分類號: G03F7/004;G03F7/11;G03F7/00
• 代理公司: 廈門市精誠新創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 35218
• 代理人: 秦華

本發(fā)明屬于光刻領(lǐng)域，公開了一種硬掩膜組合物和硬掩膜及形成圖案的方法。所述硬掩膜組合物含有聚合物以及溶劑，所述聚合物具有化學(xué)式1所示的結(jié)構(gòu)，其中，R₁和R₂各自獨(dú)立地表示被至少一個(gè)氧原子間隔開的碳原子數(shù)為2～15的取代或非取代烷基或含有羰基的基團(tuán)；R₃表示碳原子數(shù)為1～5的取代或非取代烷基或者碳原子數(shù)為6～50的直鏈或支鏈芳基；n為1～500的整數(shù)。本發(fā)明提供的硬掩膜組合物具有優(yōu)異的溶劑溶解性、空隙填充特性和平坦化特性，由其形成的硬掩膜具有良好的耐刻蝕性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光刻領(lǐng)域，具體涉及一種硬掩膜組合物和硬掩膜及形成圖案的方法。

技術(shù)背景

近年來，半導(dǎo)體工業(yè)已開發(fā)具有數(shù)納米至數(shù)十納米尺寸圖案的超精細(xì)技術(shù)。為實(shí)現(xiàn)如此精細(xì)化的圖案，一方面光刻用光源的波長向短波化方向發(fā)展，例如由先前廣泛使用的水銀燈的g-line(436nm)、i-line(365nm)，向KrF受激準(zhǔn)分子激光器(248nm)、ArF受激準(zhǔn)分子激光器(193nm)發(fā)展；另一方面，為了防止精細(xì)化的光致抗蝕劑圖案潰散，光致抗蝕劑膜的厚度在逐漸減薄。然而，減薄的光致抗蝕劑圖案難以提供足夠耐刻蝕性來刻蝕材料層，因此需要在光致抗蝕劑與材料層之間引入耐刻蝕強(qiáng)的無機(jī)物膜或有機(jī)物膜，該膜稱為抗蝕下層膜或硬掩膜。作為硬掩膜的無機(jī)物通常有氮化硅、氮氧化硅、多晶硅、氮化硅、無定型碳等，通常需要通過化學(xué)氣相沉積(CVD)法制備，具有耐刻蝕性優(yōu)良的特點(diǎn)，但同時(shí)也存在顆粒問題和設(shè)備費(fèi)用投入高昂等問題。作為解決這些問題的方法，近年來提出了采用旋涂的有機(jī)物硬掩膜替代上述化學(xué)氣相沉積的無機(jī)硬掩膜。

為了獲得上述有機(jī)物硬掩膜，要求形成該有機(jī)物硬掩膜的組合物具有高耐刻蝕性。同時(shí)，為了擴(kuò)大硬掩膜的應(yīng)用范圍，可以通過旋涂法在預(yù)定圖案上形成抗蝕劑下層膜，在這種情況下，需要硬掩膜組合物具有良好的溶解性以及間隙填充和平坦化的特性。目前，有機(jī)物硬掩膜組合物中所含的聚合物通常為含芘基的酚醛樹脂、芴酚醛樹脂或者咔唑酚醛樹脂，由此形成的硬掩膜雖然具有較高的耐刻蝕性，但是該硬掩膜組合物的溶解溶解性以及間隙填充和平坦化特性均較差，難以采用旋涂法形成硬掩膜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種含由芘衍生物和醛或二醇類化合物縮聚而成的聚合物的硬掩膜組合物和硬掩膜及形成圖案的方法，該硬掩膜組合物具有良好的溶劑溶解性、間隙填充特性和平坦化特性并且由其形成的硬掩膜具有良好的耐刻蝕性。

具體地，本發(fā)明提供了一種硬掩膜組合物，其中，所述硬掩膜組合物含有聚合物以及溶劑，所述聚合物具有化學(xué)式1所示的結(jié)構(gòu)：

化學(xué)式1

其中，R₁和R₂各自獨(dú)立地表示被至少一個(gè)氧原子間隔開的碳原子數(shù)為2～15的取代或非取代烷基或含有羰基的基團(tuán)；R₃表示碳原子數(shù)為1～5的取代或非取代烷基或者碳原子數(shù)為6～50的直鏈或支鏈芳基；n為1～500的整數(shù)。

進(jìn)一步的，所述聚合物具有化學(xué)式1-1或化學(xué)式1-2所示的結(jié)構(gòu)：

化學(xué)式1-1

化學(xué)式1-2

其中，R₁表示被至少一個(gè)氧原子間隔開的碳原子數(shù)為2～12的取代或非取代烷基或含有羰基的基團(tuán)；Ar₁表示氫原子或碳原子數(shù)為6～30的直鏈或支鏈芳基；Ar₂為碳原子數(shù)為6～30的直鏈或支鏈芳基；n為1～500的整數(shù)。

進(jìn)一步的，R₁具有化學(xué)式2、化學(xué)式3或化學(xué)式4所示的結(jié)構(gòu)：

化學(xué)式2

化學(xué)式3