[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，本发明中提供的硬掩膜组合物中包含聚合物，所述聚合物由高碳含量的芘衍生物与具有醛或酮的化合物缩合得到，且聚合物中所含氮原子经炔基而非氢原子取代。所述聚合物是一种自交联高分子材料，在高温条件下，无需与高分子形成交联结构的交联剂，能够通过炔基的交联反应，进一步提高硬掩膜的交联密度，进而提高硬掩膜的耐热性能和耐刻蚀性能。

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

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，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。然而，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，因此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，该膜称为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，提出了使用旋涂有机硬掩膜组合物替代上述化学气相沉积的无机硬掩膜。

为了形成上述旋涂有机硬掩膜，需要一种满足高耐刻蚀、热稳定性好、对常规的有机溶剂具有良好溶解性的旋涂碳组合物。为了满足这种特性，目前旋涂碳硬掩膜组合物中通常包含碳含量极高的酚醛树脂，以及用于固化工艺的添加剂，在该种情况下，添加剂不仅存在使硬掩膜组合物的耐刻蚀性变差的问题，而且在高温烘烤时，随着不参与固化反应的添加剂升华产生气体，产生污染旋涂碳硬掩膜和设备的问题。

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中包含聚合物，所述聚合物是一种自交联高分子材料，在高温条件下，能够通过炔基的交联反应，进一步提高硬掩膜的交联密度，进而提高硬掩膜的耐热性能和耐刻蚀性能。

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聚合物，所述聚合物为由化学式1表示的重复单元：

其中，R₁选自氢原子或碳原子数为1～10的一价取代基；R₂、R₃各自独立地选自氢原子或碳原子数为1-18的有机基团；m为1-3之间任意整数。

进一步地，R₁选自碳原子数为1～10的一价取代烷基；当R₂、R₃各自独立地选自碳原子数为1-18的有机基团，所述碳原子数为1-18的有机基团包括：烷基、苯基、包含取代基的苯基、萘基、包含取代基的萘基。

进一步地，R₁为氢原子，R₂、R₃各自独立地选自苯基或萘基，m为1或2。

进一步地，所述聚合物的中均分子量为500～10000。

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。

进一步地，所述硬掩膜组合物中还包含表面活性剂；所述表面活性剂包括聚氧乙烯烷基醚类、聚氧乙烯烷基芳基醚类、失水山梨糖醇脂肪酸酯类、聚氧乙烯失水山梨糖醇脂肪酸酯类中的任意一种或两种以上。

进一步地，以所述硬掩膜组合物的总量计，所述聚合物的质量占比为4％～25％，所述表面活性剂的质量占比0.01％～0.1％，所述溶剂的质量占比75～95.6％。

第二方面，本发明提供了上述硬掩膜组合物的制备方法，所述制备方法为：