[發明專利]一種硬掩膜組合物及其制備方法、形成圖案的方法

在審

• 申請號: 202111287837.5
• 申請日: 2021-11-02
• 公開（公告）號: CN113960882A
• 公開（公告）日: 2022-01-21
• 發明（設計）人: 王靜;毛鴻超;宋里千
• 申請（專利權）人: 廈門恒坤新材料科技股份有限公司
• 主分類號: G03F7/11
• 分類號: G03F7/11;G03F7/00
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 龔素素

本發明提供了一種硬掩膜組合物及其制備方法、形成圖案的方法，本發明中提供的硬掩膜組合物中包含聚合物，所述聚合物由高碳含量的芘衍生物與具有醛或酮的化合物縮合得到，且聚合物中所含氮原子經炔基而非氫原子取代。所述聚合物是一種自交聯高分子材料，在高溫條件下，無需與高分子形成交聯結構的交聯劑，能夠通過炔基的交聯反應，進一步提高硬掩膜的交聯密度，進而提高硬掩膜的耐熱性能和耐刻蝕性能。

技術領域

本發明涉及光刻技術領域，具體涉及一種硬掩膜組合物及其制備方法、形成圖案的方法。

背景技術

近年來，半導體工業己開發具有數納米至數十納米尺寸圖案的超精細技術。為實現如此精細化的圖案，一方面光刻用光源的波長向短波化方向發展，另一方面，為了防止精細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的無機物膜或有機物膜，該膜稱為抗蝕劑下層膜或硬掩膜。作為硬掩膜的無機物通常由氮化硅、氮氧化硅、多晶硅、氮化硅、無定型碳等，通常需要通過化學氣相沉積(CVD)法制備，具有耐刻蝕性優良的特點，但同時也存在顆粒問題和設備費用投入高昂等問題。為解決這些問題，提出了使用旋涂有機硬掩膜組合物替代上述化學氣相沉積的無機硬掩膜。

為了形成上述旋涂有機硬掩膜，需要一種滿足高耐刻蝕、熱穩定性好、對常規的有機溶劑具有良好溶解性的旋涂碳組合物。為了滿足這種特性，目前旋涂碳硬掩膜組合物中通常包含碳含量極高的酚醛樹脂，以及用于固化工藝的添加劑，在該種情況下，添加劑不僅存在使硬掩膜組合物的耐刻蝕性變差的問題，而且在高溫烘烤時，隨著不參與固化反應的添加劑升華產生氣體，產生污染旋涂碳硬掩膜和設備的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種硬掩膜組合物及其制備方法、形成圖案的方法，本發明中提供的硬掩膜組合物中包含聚合物，所述聚合物是一種自交聯高分子材料，在高溫條件下，能夠通過炔基的交聯反應，進一步提高硬掩膜的交聯密度，進而提高硬掩膜的耐熱性能和耐刻蝕性能。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供了一種硬掩膜組合物，所述硬掩膜組合物中包聚合物，所述聚合物為由化學式1表示的重復單元：

其中，R₁選自氫原子或碳原子數為1～10的一價取代基；R₂、R₃各自獨立地選自氫原子或碳原子數為1-18的有機基團；m為1-3之間任意整數。

進一步地，R₁選自碳原子數為1～10的一價取代烷基；當R₂、R₃各自獨立地選自碳原子數為1-18的有機基團，所述碳原子數為1-18的有機基團包括：烷基、苯基、包含取代基的苯基、萘基、包含取代基的萘基。

進一步地，R₁為氫原子，R₂、R₃各自獨立地選自苯基或萘基，m為1或2。

進一步地，所述聚合物的中均分子量為500～10000。

進一步地，所述硬掩膜組合物中還包含溶劑；所述溶劑包括丙二醇單甲醚乙酸酯、丙二醇單甲醚、環己酮及乳酸乙酯中的任意一種。

進一步地，所述硬掩膜組合物中還包含表面活性劑；所述表面活性劑包括聚氧乙烯烷基醚類、聚氧乙烯烷基芳基醚類、失水山梨糖醇脂肪酸酯類、聚氧乙烯失水山梨糖醇脂肪酸酯類中的任意一種或兩種以上。

進一步地，以所述硬掩膜組合物的總量計，所述聚合物的質量占比為4％～25％，所述表面活性劑的質量占比0.01％～0.1％，所述溶劑的質量占比75～95.6％。

第二方面，本發明提供了上述硬掩膜組合物的制備方法，所述制備方法為：