[发明专利]硬掩模用化合物、包含所述化合物的硬掩模组合物及利用其的半导体元件精细图案形成方法

说明书

本发明涉及一种硬掩模用化合物、包含所述化合物的硬掩模组合物及利用其的半导体元件的精细图案形成方法。本发明的硬掩模用化合物具有可应用于旋涂(spin‑on coating)方法的高溶剂溶解性，因而可以制备不仅间隙填充性能优秀而且固化后耐热性及蚀刻耐性优秀的硬掩模组合物。另外，可以利用其提供半导体元件的精细图案形成方法。

技术领域

本发明涉及一种硬掩模(hardmask)用化合物、包含所述化合物的硬掩模组合物及利用其的半导体元件的精细图案形成方法。

背景技术

最近，半导体产业从数百纳米大小的图案(pattern)发展到具有数至数十纳米大小图案的超精细技术。为了实现这种超精细技术，利用光刻胶材料的有效的光刻技法是必不可少的。

典型的光刻技法包括在半导体基板上形成材料层，在其上涂覆光刻胶层，利用曝光及显影而形成光刻胶图案后，以所述光刻胶图案为掩模来蚀刻材料层的过程。

另一方面，随着要形成的图案大小逐渐减小，仅凭上述典型的光刻技法已难以形成具有良好轮廓(profile)的精细图案。

即，随着为了形成精细图案而进行抗蚀剂图案的精细化，产生分辨率问题或在显影后抗蚀剂图案崩溃等问题。

为了改善这种问题，替代对用作蚀刻掩模的抗蚀剂(resist)实现薄膜化的方法，提出了在抗蚀剂与要蚀刻的半导体基板之间导入能够在基板加工时发挥作为掩模的功能的抗蚀剂下层膜的方法，所述抗蚀剂下层膜又称为硬掩模层(hardmask layer)的层。

所述硬掩模层需要适合于多重蚀刻工序的耐蚀刻性，以便可以起到作为通过选择性蚀刻过程来将光刻胶的精细图案转写到被蚀刻层的中间膜的作用，作为其代表性示例，正在使用具有高蚀刻耐性的非晶碳层。

但是，所述非晶碳层由于用在原料中利用了甲烷气体、乙烷气体、乙炔气体等的化学气相沉积法(CVD)形成，因而存在其沉积过程复杂、烦琐的缺点。

最近，替代化学气相沉积法而提出了利用旋涂碳(spin on carbon)物质的旋涂(spin coating)方法。所述旋涂方法不仅工序容易，而且具有能够改善间隙填充(gap-fill)特性及平坦化特性的优点。

但是，一般借助于旋涂技法而涂覆的硬掩模层，与以化学的或物理的沉积方法形成的硬掩模层相比，具有蚀刻选择性不好的倾向。

因此，需要开发一种硬掩模用材料，其不仅能够以旋涂法或丝网印刷等湿式方法形成，而且在形成后也可以确保优秀的蚀刻耐性及耐热性。

【现有技术文献】

【专利文献】

(专利文献1)韩国专利公开公报第2017-0116044号

发明内容

(发明所要解决的问题)

本发明旨在提供一种硬掩模用化合物，所述硬掩模用化合物包含在相互非对称型位置取代有至少2个以上羟基的碳含量高的多环(polycyclic)芳香族化合物。

另外，本发明旨在提供一种硬掩模组合物，所述硬掩模组合物包含所述硬掩模用化合物，从而不仅间隙填充性能优秀，而且固化后耐热性及蚀刻耐性优秀。

另外，本发明旨在提供一种利用了所述硬掩模组合物的半导体元件的精细图案形成方法。

(解决问题所采用的措施)

为了达成所述目的，在本发明的一个实施例中，提供一种硬掩模用化合物，所述硬掩模用化合物包含取代有至少2个以上羟基的多环(polycyclic)芳香族化合物。

所述多环芳香族化合物可以为选自由用下述化学式1表示的化合物及用下述化学式2表示的化合物构成的组的至少一种以上：