硬掩模组合物制造技术

本文公开且要求保护的是用于形成旋涂硬掩模的组合物，该组合物具有富勒烯衍生物和交联剂。还公开了用于形成硬掩模的工艺。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】硬掩模组合物专利
本专利申请是在用于半导体制造的成像的领域中并且更具体地是在使用旋涂(spin-on)硬掩模制剂的蚀刻掩模(etchmasking)的领域中。背景半导体装置的最小特征尺寸继续缩小以使得能够增加装置密度。实现这样的高密度图案化的一种方法是使用薄的光致抗蚀剂膜以减轻诸如在显影后高纵横比抗蚀剂(resist)特征的图案塌陷(patterncollapse)的问题。该问题的一种可能的解决方案涉及使用高分辨率、高灵敏度和高蚀刻耐久性的富勒烯抗蚀剂。然而，即使由这样的抗蚀剂产生的纵横比可以高达5：1，总蚀刻深度也显著地受到可用的抗蚀剂厚度的限制。多层硬掩模堆叠(multilayerhard-maskstack)可以允许进一步增加蚀刻的图像的纵横比。这样的方法可以使用通过化学气相沉积在真空中沉积的厚的无定形碳，所述无定形碳然后涂覆有薄的富含硅的层。然后，薄的光致抗蚀剂膜足以使富含硅的层图案化；因此避免图案塌陷。富含硅的层继而被用作硬掩模，以使碳图案化，给出适合于提供用于蚀刻硅晶片的掩模的高纵横比碳图案。通过从富含硅的材料至富含碳的材料交替，并且反之亦然，可以实现各种基底的总蚀刻选择性的优化。近年来，亚甲基富勒烯材料(methanofullerenematerial)已经被用于硬掩模制剂中。例如，Fromhmold等人，在国际专利申请第WO1013/117908A1中，描述了包含亚甲基富勒烯和交联剂的硬掩模材料，然而，继续存在对硬掩模材料的需求，相对于先前的制剂，该硬掩模材料当与抗蚀剂溶剂接触时表现出减少的溶胀和混合(comingling)、增加的碳含量、较低的抗蚀刻性和较高的热稳定性。这些改进通过本文描述的材料表现出。附图简述图1图示出了在用氯苯处理之后实施例1的制剂的膜厚度保留。图2图示出了在用氯苯处理之后实施例2的制剂的膜厚度保留。图3图示出了在用氯苯处理之后实施例3的制剂的膜厚度保留。图4图示出了在用氯苯处理之后实施例4的制剂的膜厚度保留。图5图示出了用实施例1的制剂制成的膜相对于几种已知材料的抗蚀刻性。图6图示出了用实施例1和实施例2的制剂制成的膜相对于已知材料的抗蚀刻性。图7图示出了来自本文描述的硬掩模的膜连同先前已知的材料的热重分析的示例性结果。详细描述如本文使用的，连接词“和”意图是包含性的，并且连接词“或”不意图是排除性的，除非上下文另有指示或要求。例如，措辞“或、可选择地”意图是排除性的。当在分子上的可选择的化学取代基的上下文中使用时，连接词“或”意图是排除性的。如本文使用的，冠词“一(a)”被理解为意指一个或更多个。如本文使用的，“脂环族”化合物是为脂肪族的和环状的两者的有机化合物或取代基。脂环族化合物可以包含一个或更多个全碳环，所述全碳环可以是饱和的或不饱和的，并且部分可以具有或可以不具有芳香族特性。脂环族化合物可以具有或可以不具有被附接的脂肪族侧链。如本文使用的，术语“示例性的”被用于指示实例并且不一定被用于指示优选物。如本文使用的，术语“外接环(exohedralring)”被理解为在两个相邻的碳原子处被稠合至富勒烯的外部的环结构(参见(IX)中的结构)。外接环中的成员的数目包括富勒烯中的两个碳原子。如本文使用的，非桥接的环不包含在两个非相邻原子之间具有一个或更多个原子的桥，诸如例如，可以在降莰烷(norbornane)环中看到的在两个非相邻原子之间具有一个或更多个原子的桥。本文公开的是硬掩模组合物，所述硬掩模组合物包含：一种或更多种具有一个或更多个外接环的富勒烯衍生物，所述富勒烯衍生物由通式(I)表示：其中n是从1至12的整数，Q是具有60个、70个、76个、78个、80个、82个、84个、86个、90个、92个、94个或96个碳原子的富勒烯，P包括具有4个至6个成员的单个非桥接的环，或各自具有4个至12个成员的两个或更多个非桥接的稠环；并且还包含交联剂，所述交联剂包含两个或更多个热反应性基团或催化反应性基团，并且其中外接第一环P和第二环两者可以任选地包含至少一个杂原子。本文公开的是硬掩模组合物，所述硬掩模组合物包含：(a)一种或更多种由通式(II)表示的富勒烯衍生物，其中n是从1至12的整数，Q，富勒烯中的碳原子数，是60、70、76、78、80、82、84、86、90、92、94或96，R1、R2、R3和R4独立地表示包括酯、醇、酚、胺、酰胺、酰亚胺、或羧酸、氢、卤素、C6-C20芳基基团、C1-C20烷基基团或C1-C20碱性基团的取代基，R5和R6一起包含非桥接的环结构，或者可选择地，独立地包含包括酯、醇、酚、胺、酰胺、酰亚胺、或羧酸、氢、卤素、C6-C20芳基基团、C1-C20烷基基团或C1-C20碱性基团的取代基；和(b)交联剂，所述交联剂包含两个或更多个热反应性基团或催化反应性基团。本文还公开的是上文描述的组合物，其中一种或更多种富勒烯衍生物由式(III)表示，其中R7和R8独立地表示包括酯、醇、酚、胺、酰胺、酰亚胺、或羧酸、氢、卤素、C6-C20芳基基团、C1-C20烷基基团或C1-C20碱性基团的取代基，R9和R10一起包含非桥接的环结构，或者可选择地，独立地包含包括酯、醇、酚、胺、酰胺、酰亚胺、或羧酸、氢、卤素、C6-C20芳基基团、C1-C20烷基基团或C1-C20碱性基团的取代基。与仅上文的组合物一样，n是从1至6的整数，Q，富勒烯中的碳原子数，是60个、70个、76个、78个、80个、82个、84个、86个、90个、92个、94个或96个碳原子。本文仍还公开的是硬掩模组合物，所述硬掩模组合物包含：(a)一种或更多种富勒烯衍生物，所述富勒烯衍生物作为在富勒烯和二烯之间的环加成反应的产物形成，二烯可以由二烯前体生成，其特征在于其中(IV)是富勒烯，V表示二烯或其前体，n是从1至20的整数，Q，富勒烯中的碳原子数，是60、70、76、78、80、82、84、86、90、92、94或96，R1、R2、R3、和R4独立地表示包括酯、醇、酚、胺、酰胺、酰亚胺、或羧酸、氢、卤素、C6-C20芳基基团、C1-C20烷基基团或C1-C20碱性基团的取代基，R5和R6一起包含非桥接的环结构，或者可选择地，独立地包含包括酯、醇、酚、胺、酰胺、酰亚胺、或羧酸、氢、卤素、C6-C20芳基基团、C1-C20烷基基团或C1-C20碱性基团的取代基；和(b)交联剂，所述交联剂包含两个或更多个热反应性基团或催化反应性基团。本文还公开的是组合物，其中富勒烯和二烯或二烯前体之间的环加成反应的特征在于其中(VI)是富勒烯，(VII)表示二烯或其前体，R7和R8独立地表示包括酯、醇、酚、胺、酰胺、酰亚胺、或羧酸、氢、卤素、C6-C20芳基基团、C1-C20烷基基团或C1-C20碱性基团的取代基，R9和R10一起包含非桥接的环结构，或者可选择地，独立地包含包括酯、醇、酚、胺、酰胺、酰亚胺、或羧酸、氢、卤素、C6-C20芳基基团、C1-C20烷基基团或C1-C20碱性基团的取代基。与上文的组合物一样，n是从1至20的整数，Q，富勒烯中的碳原子数，是60、70、76、78、80、82、84、86、90、92、94或96。基于本文公开的主题，各种实施方案将变得明显。预期公开的组本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硬掩模组合物，所述硬掩模组合物包含：一种或更多种具有一个或更多个外接环的富勒烯衍生物，所述富勒烯衍生物由以下通式表示：

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.05.25 US 15/164,8011.一种硬掩模组合物，所述硬掩模组合物包含：一种或更多种具有一个或更多个外接环的富勒烯衍生物，所述富勒烯衍生物由以下通式表示：其中n是从1至12的整数，Q是具有60个、70个、76个、78个、80个、82个、84个、86个、90个、92个、94个或96个碳原子的富勒烯，P包括具有4个至6个成员的单个非桥接的环，或各自具有4个至12个成员的两个或更多个非桥接的稠环；并且还包含交联剂，所述交联剂包含两个或更多个热反应性基团或催化反应性基团，并且其中外接第一环P和第二环两者可以任选地包含至少一个杂原子。2.如权利要求1所述的硬掩模组合物，其中具有一个或更多个外接环的所述富勒烯衍生物由以下通式表示：其中R1、R2、R3和R4独立地表示包括酯、醇、酚、胺、酰胺、酰亚胺、或羧酸、氢、卤素、C6-C20芳基基团、C1-C20烷基基团或C1-C20碱性基团的取代基，R5和R6一起包含非桥接的环结构，或者可选择地，独立地包含包括酯、醇、酚、胺、酰胺、酰亚胺、或羧酸、氢、卤素、C6-C20芳基基团、C1-C20烷基基团或C1-C20碱性基团的取代基。3.如权利要求2所述的硬掩模组合物，其中所述交联剂选自4,4'-(9H-芴-9,9-二基)二苯胺、环氧酚酚醛清漆树脂、环氧甲酚酚醛清漆树脂、环氧双酚A树脂、环氧双酚A酚醛清漆树脂、环氧双酚C树脂、烷醇甲基三聚氰胺树脂、烷醇甲基甘脲树脂、烷醇甲基胍胺树脂、烷醇甲基苯并胍胺树脂、糖基脲树脂或醇酸树脂。4.如权利要求2所述硬掩模组合物，还包含一种或更多种热致酸产生剂，其中所述一种或更多种热致酸产生剂选自有机磺酸的烷基酯、有机磺酸的脂环族酯、有机磺酸的胺盐、有机磺酸的2-硝基苄酯、有机磺酸的4-硝基苄酯、有机磺酸的安息香酯、有机磺酸的β-羟基烷基酯、有机磺酸的β-羟基环烷基酯、有机磺酸的三芳基硫鎓盐、有机磺酸的烷基二芳基硫鎓盐、有机磺酸的二烷基芳基硫鎓盐、有机磺酸的三烷基硫鎓盐、有机磺酸的二芳基碘鎓盐、有机磺酸的烷基芳基硫鎓盐、或三(有机磺酰基)甲基化物的铵盐。5.如权利要求2所述的硬掩模组合物，其中所述一种或更多种具有一个或更多个外接环的富勒烯衍生物由下式表示其中R7和R8独立地表示包括酯、醇、酚、胺、酰胺、酰亚胺、或羧酸、氢、卤素、C6-C20芳基基团、C1-C20烷基基团或C1-C20碱性基团的取代基，R9和R10一起包含非桥接的环结构，或者可选择地，独立地包含包括酯、醇、酚、胺、酰胺、酰亚胺、或羧酸、氢、卤素、C6-C20芳基基团、C1-C20烷基基团或C1-C20碱性基团的取代基。6.如权利要求5所述的硬掩模组合物，其中R1、R2、R3、R4、R7、R8、R9和R10各自表示氢原子。7.如权利要求6所述的硬掩模组合物，其中所述一种或更多种富勒烯衍生物包括共混物，所述共混物包含其中Q＝60和Q＝70并且n＝2至8的物质。8.如权利要求2所述的硬掩模组合物，其中所述一种或更多种富勒烯衍生物包括共混物，所述共混物包含其中Q＝60和Q＝70并且n＝2至8的物质。9.如权利要求6所述的硬掩模组合物，其中所述交联剂包括聚[(邻甲酚基缩水甘油醚)-共-甲醛]。10.如权利要求2所述的硬掩模组合物，还包含一种或更多种选自以下的溶剂：聚乙二醇单甲醚乙酸酯、...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚历克斯·菲利普·格雷厄姆·罗宾逊，托马斯·拉达，约翰·L·罗斯，艾伦·布朗，安德烈亚斯·弗罗姆霍尔德，爱德华·A·杰克逊，
申请(专利权)人：亚历克斯·菲利普·格雷厄姆·罗宾逊，托马斯·拉达，约翰·L·罗斯，艾伦·布朗，安德烈亚斯·弗罗姆霍尔德，爱德华·A·杰克逊，
类型：发明
国别省市：英国,GB