[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，所述硬掩膜组合物中包含一种具有极高碳含碳量的聚合物，所述聚合物由芘衍生物与高碳含量的二元醇缩合而成，使得聚合物的烷基氢数量达到最少而芳香环数达到最大。在刻蚀时，碳硬掩膜层的碳含量极度高、氢原子含量极度低时，可以赋予由其形成的硬掩膜对于碳氟化合物类的刻蚀气体的耐刻蚀性，能够减弱使用氟碳类的干法刻蚀气体刻蚀时出现的图案扭曲或弯曲现象。同时，本发明提供的用于硬掩膜组合物的聚合物因为具有刚性的稠环结构，可显示出优异地耐热性能。

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

从第一个晶体管问世算起，半导体技术的发展已有多半个世纪了，在这个发展过程中，对细线宽、高精度刻蚀图案的追求从未改变。为了获得细线宽的图案，光刻过程中使用的曝光波长不断缩小，从436mm、365mm的近紫外(NUV)进入到246mm、193mm的深紫外(DUV)，甚至是13.5nm的极紫外(EUV)曝光技术的实用化也不再遥远。

伴随着图案的细微化发展，作为典型的抗蚀图案形成方法的单层抗蚀剂法，其图案高度相对于图案线宽的比例变大，这会导致显影时因显影液的表面张力引起图案塌陷。因此，提出了两层抗蚀剂法和三层抗蚀剂法。两层抗蚀剂法是将基于含硅光敏聚合物的光致抗蚀剂层与基于碳、氢及氧为主的有机类聚合物(例如酚醛树脂)的硬掩膜组合而成；三层抗蚀剂是将基于单层抗蚀剂法的光致抗蚀剂、基于硅类聚合物或硅类化学气相沉积膜的中间层、及基于碳、氢及氧为主的有机类聚合物(例如酚醛树脂)的下层硬掩膜组合而成。

在三层抗蚀剂法中，薄的光致抗蚀剂层足以使富硅层图案化；富含硅的层依序被用做硬掩膜，实现下层碳的图案化；通过已图案化的碳层为硬掩膜，最终在材料层上得到精细化的图案。当使用气相沉积的方法在基于碳、氢及氧为主的有机类聚合物的下层硬掩膜上形成硅类中间层时，工艺温度通常大于600℃，这对下层硬掩膜的热稳定性提出极高的要求，而目前常用于有机下层硬掩膜的酚醛树脂很难满足这一要求。

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以赋予由其形成的硬掩膜对于碳氟化合物类的刻蚀气体的耐刻蚀性；同时，还能显示出优异地耐热性能。

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，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；n取1-100之间任意整数；Ar₁为化学式2表示的二价基团：

其中，Ar₂选自碳原子数为6到50的亚芳基，Ar₃、Ar₄各自独立地选自碳原子数6到30的芳基，*表示连接点。

进一步地，所述聚合物为化学式1-1～化学式1-4中的任意一种：

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；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、包含取代基的苯基、萘基、包含取代基的萘基。

进一步地，所述硬掩膜组合物中还包含溶剂；所述溶剂包括丙二醇单甲醚乙酸酯、丙二醇单甲醚、环己酮及乳酸乙酯中的任意一种。