抗反射硬掩膜组合物制造技术

本发明专利技术提供一种抗反射硬掩膜组合物，其包含(a)由下述化学式1表示的芳基咔唑(arylcarbazole)衍生物聚合物或包含它的聚合物混合物(blend)及(b)有机溶剂。[化学式1]

【技术实现步骤摘要】
抗反射硬掩膜组合物
本专利技术涉及一种具有对光刻工艺有用的抗反射膜特性的硬掩膜组合物。更具体地，本专利技术涉及一种在紫外线波长区域具有较强吸收特性的芳基咔唑(arylcarbazole)类含芳环(aromaticring)聚合物及包含它的硬掩膜组合物。
技术介绍
近来，半导体产业越来越要求微细化工艺，为了实现这种超微细技术，需要有效的光刻工艺。特别是，蚀刻过程中必不可少的硬掩膜工艺，对新材料的要求日益增加。通常，硬掩膜膜层起到将光致抗蚀剂的微细图案通过选择性蚀刻过程转印到下基板层的中间膜的作用。因此，硬掩膜层需要具有可经受多道蚀刻过程的耐化学性、耐热性及抗蚀刻性等特性。目前使用的硬掩膜膜层是通过化学气相沉积(CVD)方式制作的ACL(amorphouscarbonlayer)膜层，但是由于设备投资成本高及工艺过程中产生微小颗粒(particle)、膜层不透明导致的光对准(photoalign)问题等，使用起来有诸多不便。最近引进了取代化学气相沉积法用旋涂法(spinoncoating)形成硬掩膜(spin-onhardmask)的方式。旋涂法利用对溶剂具有溶解性的有机高分子材料来形成硬掩膜组合物，此时最重要的特性是得形成同时具有耐蚀刻性的有机高分子涂层。然而，这种有机硬掩膜层所要求的溶解性和耐蚀刻性彼此冲突，因此需要这两种特性都能得到满足的硬掩膜组合物。韩国公开专利10-2009-0120827、韩国公开专利10-2008-0107210、国际申请专利WO2013100365A1中介绍了满足这种有机硬掩膜材料的特性，用于半导体光刻工艺的材料，这些材料是利用共聚物的硬掩膜材料，所述共聚物是利用羟基芘(hydroxypyrene)通过现有酚醛树脂制备方法合成的具有适当的高分子分子量的共聚物。然而，近来半导体光刻工艺进一步微细化，这种有机硬掩膜材料与现有无机硬掩膜材料相比，在蚀刻工艺中的蚀刻选择比不足，由此导致难以充分地发挥掩膜作用。因此，急需引进更适合于蚀刻工艺的有机硬掩膜材料。
技术实现思路
技术问题本专利技术的目的在于提供一种高分子溶解性优异、同时蚀刻选择性高、对多道蚀刻(multietching)耐性充分的硬掩膜聚合物及包含它的组合物。本专利技术的另一个目的在于提供一种可使抗蚀剂与下面层之间的反射性最小化，从而能够用于光刻技术的新型硬掩膜聚合物及包含它的组合物。技术方案根据本专利技术的实施例的硬掩膜组合物包含(a)由下述化学式1表示的芳基咔唑(arylcarbazole)衍生物聚合物或包含它的聚合物混合物(blend)及(b)有机溶剂。[化学式1]在所述化学式1中，A1和A2分别独立地为C6～C40的芳族芳基(aryl)，A1和A2可以相同或不同，R为叔丁氧基羰基(t-butyloxycarbonyl)、乙氧基乙基(ethoxyethyl)、异丙氧基乙基(isopropyloxyethyl)或四氢吡喃基(tetrahydropyranyl)，X1和X2分别为衍生自可与所述芳基咔唑衍生物和所述A2在酸催化剂条件下一对一聚合的醛或醛的缩醛单体的聚合连接基，m/(m+n)＝0.05～0.8，全部共聚物的重均分子量(Mw)为1,000～30,000。专利技术效果根据本专利技术的实施例的基于芳基咔唑类高分子的硬掩膜组合物与现有酚类高分子相比聚合速度非常快。根据本专利技术的实施例的基于芳基咔唑类高分子的硬掩膜组合物，由于堆积密度非常高，当形成薄膜时，膜密度变高，具有耐蚀刻性非常优异的特性。因此，与现有的有机硬掩膜相比，蚀刻选择比较高，对多道蚀刻的耐性充分，从而可以提供图案评价结果优异的光刻结构体。根据本专利技术的实施例的基于芳基咔唑类高分子的硬掩膜组合物在形成薄膜时具有在ArF(193nm)、KrF(248nm)等深紫外线(DeepUV)区域的作为抗反射膜有用的范围的折射率和吸收率，从而可使抗蚀剂和下面层之间的反射性最小化。具体实施方式根据本专利技术提供一种抗反射硬掩膜组合物，其包含(a)由下述化学式1表示的芳基咔唑(arylcarbazole)衍生物聚合物或包含它的聚合物混合物(blend)及(b)有机溶剂。[化学式1]在所述化学式1中，A1和A2分别可为C6～C40的芳族芳基(aryl)，A1和A2可以相同或不同。优选地，A1和A2分别可为选自如下取代体中的任何一个芳族芳基。此外，R可为在120度～250度之间可产生热分解的C3～C20的烷基(alkyl)。优选地，R可为叔丁氧基羰基、乙氧基乙基(ethoxyethyl)、异丙氧基乙基(isopropyloxyethyl)或四氢吡喃基(tetrahydropyranyl)。另外，X1和X2可以相同或不同，可以是主要衍生自酸(acid)催化剂条件下可与芳基咔唑单体和A2一对一聚合的醛(aldehyde)或醛的缩醛(acetal)单体的聚合连接基(linkagegroup)。X1和X2分别可独立地具有主要由多聚甲醛(paraformaldehyde)、苯甲醛(benzaldehyde)、苯甲醛二烷基缩醛(benzaldehydedialkylacetal)等醛单体或具有二甲氧基(di-methoxy)、二乙氧基(di-ethoxy)的单体组成的形态，在酸催化剂下可与所述咔唑衍生物进行反应。优选地，X1和X2可以是选自如下取代体中的任何一个。其中，m/(m+n)＝0.05～0.8，全部共聚物的重均分子量(Mw)为1,000～30,000，优选可为2,000～5,000。另外，为了制备硬掩膜组合物，相对于100重量份的(b)有机溶剂，优选使用1～30％重量份的所述(a)咔唑类含芳环聚合物。如果咔唑类含芳环(aromaticring)聚合物少于1重量份或多于30重量份，则涂层厚度会小于或大于所希望的涂层厚度，难以形成精确的涂层厚度。另外，对有机溶剂没有特别限制，对所述的含芳环聚合物具有充分的溶解性的有机溶剂即可。例如，可以使用丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)、环己酮、乳酸乙酯等。此外，本专利技术的抗反射硬掩膜组合物还可包含(c)交联剂成分及(d)酸(acid)催化剂。用于本专利技术的硬掩膜组合物的所述(c)交联剂成分优选在所产生的酸引起催化作用的反应中通过加热可使聚合物的重复单元交联，所述(d)酸催化剂优选为热活化的酸催化剂。对用于本专利技术的硬掩膜组合物的所述(c)交联剂成分没有特别限制，能够以所产生的酸引起催化作用的方式与含芳环聚合物的羟基发生反应即可。具体例如，可以使用醚化氨基树脂、如甲基化或丁基化的三聚氰胺树脂(具体如N-甲氧基甲基-三聚氰胺树脂或N-丁氧基甲基-三聚氰胺树脂)和甲基化或丁基化的脲醛树脂(UreaResin)(具体如CymelU-65树脂或UFR80树脂)、甘脲化合物(具体如Powderlink1174)或二环氧化合物(具体如2,6-二(羟甲基)-对-甲酚化合物)等。作为用于本专利技术的硬掩膜组合物的所述(d)酸催化剂，可以使用有机酸如对甲苯磺酸一水合物(p-toluenesulfonicacidmonohydrate)，也可以使用考虑保存稳定性的TAG(ThermalAcidGenerater)系列化合物作为催化剂。TAG是热处理时释放酸的产酸剂化合物，优选使用吡啶对甲苯磺酸盐(Pyri本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗反射硬掩膜组合物，包含：(a)由下述化学式1表示的芳基咔唑衍生物聚合物或包含它的聚合物混合物；及(b)有机溶剂，[化学式1]

【技术特征摘要】
2018.04.10 KR 10-2018-00416571.一种抗反射硬掩膜组合物，包含：(a)由下述化学式1表示的芳基咔唑衍生物聚合物或包含它的聚合物混合物；及(b)有机溶剂，[化学式1]在所述化学式1中，A1和A2分别独立地为C6～C40的芳族芳基(aryl)，A1和A2可以相同或不同，R为叔丁氧基羰基、乙氧基乙基、异丙氧基乙基或四氢吡喃基，X1和X2分别为衍生自可与所述芳基咔唑衍生物和所述A2在酸催化剂条件下一对一聚合的醛或醛的缩醛单体的聚合连接基，m/(m+n)＝0.05～0.8，全部共聚物的重均分子量(Mw)为1,000～30,000。2.根据权利要求1所述的抗反射硬掩膜组合物，其中，所述A1和A2分别选自如下取代体中的任何一个。3.根据权利要求1或2所述的抗反射硬掩膜组合物，其中，所述A1为苯基、联苯基、萘基、蒽基、菲基或芘基...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔相俊，
申请(专利权)人：HNS股份有限公司，厦门恒坤新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：韩国,KR