[发明专利]一种硬掩膜组合物及其制备方法、形成图案的方法

说明书

本发明提供了一种硬掩膜组合物及其制备方法、形成图案的方法，本发明的硬掩膜组合物中包含聚合物，所述聚合物中包含由芘衍生物与具有联苯或醚基的化合物缩合而成。由于联苯和醚基的旋转特性，使得上述聚合物的柔性增加，从而能够提高硬掩膜组合物的溶解性和涂覆性，可以应用于填充在已图案化的材料层中开放的构形特征，例如通孔、沟槽。另外，由于聚合物包含高碳含量的芘衍生物，从而使硬掩膜具有更优的耐刻蚀性。

技术领域

本发明涉及光刻技术领域，具体涉及一种硬掩膜组合物及其制备方法、形成图案的方法。

背景技术

近年来，半导体工业己开发具有数纳米至数十纳米尺寸图案的超精细技术。为实现如此精细化的图案，一方面光刻用光源的波长向短波化方向发展，例如由先前广泛使用的水银灯的g-line(436nm)、i-line(365nm)，向KrF受激准分子激光器(248nm)、ArF受激准分子激光器(193nm)发展；另一方面，为了防止精细化的光致抗蚀剂图案溃散，光致抗蚀剂膜的厚度在逐渐减薄。相应地，也产生两方面的问题，一是伴随着曝光波长的短波长化，焦点深度减小，二是减薄的光致抗蚀剂图案难以提供足够耐刻蚀性来刻蚀材料层。针对第一方面的问题，为了高精度地形成所期望的抗蚀剂图案，提高在基板上形成的被膜的平坦化性变得很重要，即能在基板上形成无高低差的平坦的涂膜的抗蚀剂下层膜是必不可少的；针对第二方面的问题，需要在光致抗蚀剂与材料层之间引入耐刻蚀强的无机物膜或有机物膜，即抗蚀剂下层膜或硬掩膜。作为硬掩膜的无机物通常由氮化硅、氮氧化硅、多晶硅、氮化硅、无定型碳等，通常需要通过化学气相沉积(CVD)法制备，具有耐刻蚀性优良的特点，但同时也存在颗粒问题和设备费用投入高昂等问题。为解决这些问题，提出了使用旋涂的有机物硬掩膜替代上述化学气相沉积的无机硬掩膜的方法。

上述有机物硬掩膜的典型应用工艺为：在材料层上旋涂高碳含量的有机硬掩膜层；之后在其上形成硅层，该硅层可以通过旋涂或化学气相沉积形成；最后在硅层上旋涂光致抗蚀剂层。硅在使用氧气刻蚀时具有高度的耐刻蚀性，并且通过在硅层下方提供高碳含量的有机掩膜层，可以获得非常大的长径比。因此，该高碳含量有机硬掩膜层比其上方的硅层和光致抗蚀剂层厚得多。

高碳含量有机硬掩膜组合物通常由高碳含量树脂、交联剂、催化剂、添加剂以及溶剂组成。其中，高碳含量树脂通常包含大量的芳香基团，一方面可以带来优异的耐刻蚀性能；另一方面，大量的芳香基团导致树脂结构的刚性太强，在常用的有机硬掩膜组合物溶解性变差；同时，树脂的流动性变差，无法均匀涂覆在衬底表面，尤其是已经图案化的衬底表面。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种硬掩膜组合物及其制备方法、形成图案的方法。本发明中提供的硬掩膜组合物可确保溶剂的可溶性、间隙填充特性和平坦化特性并兼具优异耐刻蚀性。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种硬掩膜组合物，所述硬掩膜组合物中包含聚合物和溶剂，所述聚合物为化学式1所示的化合物：

其中，R₁选自氢原子、碳原子为1-6的烷基、碳原子数为6-30的取代或非取代的芳基中的任意一种；Ar₁选自碳原子数为6-18的取代或非取代的联苯基团、被至少一个氧原子隔开的为碳原子数为6-18的取代或非取代的联苯基团中的任意一种；n取1-100之间任意整数。

进一步地，当所述R₁选自碳原子数为6-30的取代的芳基中的任意一种时，所述取代的芳基中取代的基团包括：苯基、含有取代基的苯基、萘基、含有取代基的萘基；

当Ar₁选自碳原子数为6-18的取代或非取代的联苯基团的任意一种时，所述取代的联苯基团中取代的基团包括：甲基、乙基、丙基、丁基、叔丁基；