具有抗反射特性的硬质掩模组合物及使用其在基材上将材料图案化的方法技术

本发明专利技术提供了一种具有抗反射性质的硬质掩模组合物。该硬质掩模组合物适合用于光刻且提供了优异的光学性质和机械性质。此外，该硬质掩模组合物容易通过旋涂施用技术来施加。特别地，该组合物对于干蚀刻具高度抗性。因此，该组合物可用于提供一种能够以高纵横比被图案化的多层薄膜。本发明专利技术进一步提供了一种使用该组合物形成图案的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种适合用于光刻术的具有抗反射性质的硬质掩才莫组合物。更具体而言，本专利技术涉及一种在短波长区(例如157 nm、 193 nm及248 nm )有强力^及"文的包含一种或多种含芳环聚合物的 硬质掩模组合物。
技术介绍
对于孩i电子产业及其他相关产业中，包括显孩U竟结构(例如《鼓 型机及磁阻头)的制造，持续需要缩小结构形状的尺寸。对于微电 子产业，需要缩小微电子器件的尺寸以便在给定的芯片大小中提供 多个电3各。有效的光刻技术对于实现结构形状的尺寸缩小是必要的。由将 图案直接成像于特定基材上及典型用于此种成像的掩模制造的观 点来看，光刻术影响显微镜结构的制造。典型的光刻工艺涉及将辐射敏感性抗蚀剂4艮据图案曝光于成 像辐射而形成经图案化的抗蚀剂层。随后，通过使曝光的抗蚀剂层 与某种物质(典型为水性石咸性显影溶液)接触而使图像显影。然后， 通过对存在于图案化的抗蚀剂层开口内的物质进4亍蚀刻来将图案 转印至下层材并+。转印完成后，去除抗蚀剂层的剩余部分。为了获得更好的分辨率，在大部分光刻方法中使用抗反射涂层(ARC)来减少成像层，例如辐射敏感性抗蚀剂材料层，与下层之 间的反射性。^旦由于在图案化后在ARC蚀刻期间，成〗象层的i午多 部分被移除，因此在随后的蚀刻步骤中可能进一 步需要图案化。换言之，在某些光刻成像方法中，抗蚀剂^是供的抗性并不足以 在随后的蚀刻步骤中将期望的图案有效转印至抗蚀剂下层。在实际 应用中(例如在要求极薄的抗蚀剂层的情况下，欲蚀刻的下层材料 较厚，需要大的蚀刻深度，及/或依据下层材料的类型要求使用特定 的蚀刻剂)，所谓"硬质掩模层"用作为图案化的抗蚀剂层与可通 过来自于图案化的抗蚀剂层转印而#皮图案化的下层材并牛之间的中 间层。硬质掩模层必须能够接收来自于图案化的抗蚀剂层的图案， 且经受将该图案转印至下层材料所需的蚀刻。
技术实现思路
技术问题虽然已知多种硬质掩模材料，但持续需要改良的硬质掩模组合 物。由于现有的硬质掩模组合物难以施用至基材，因此可能需要使 用化学及物理气相沉积、专用溶剂和/或高温烘烤。然而，这些方法 不仅需要使用昂贵的设备或导入先进的技术，同时也涉及相当复杂 的处理程序，如此使得器件生产上的制造成本显著增加。因此，人 们期望一种可由旋涂技术施用的硬质掩模组合物。人们也希望有一 种硬质掩模组合物，其可容易地使用上方的光刻胶层作为掩模而被 选择性蚀刻，同时对使用硬质掩冲莫层作为硬质掩模来图案化下方的 金属层或硅化合物层所需的蚀刻具有抗性。进一步期望可提供优异 <诸存性质并避免与成<象抗蚀剂层发生不期望的相互作用(例如来自 于硬质掩模的酸污染)的硬质掩模组合物。也期望有对于较短波长7(例如157 nm、 193 nm及248 nm )处的成^象辐射具有特定光学性 质的 一种石更质掩才莫组合物。通过干蚀刻图案化相当厚的下层仍然存在大量4支术困难。例 如，通过i走涂所形成的上方^更质掩才莫层在干蚀刻期可能具有各向同 性(例如弯曲)蚀刻轮廓，其使得难以使硬质掩模层起到作为相对 厚的下层的硬质掩模的作用。人们曾经尝试例如通过改变干蚀刻条 件来防止各向同性蚀刻轮廓的出现。但器件制造商在大量生产设备 的操作上受到限制。在这样的情况下，专利技术人致力于制备一种可用 于形成具有各向异性轮廓的硬质掩模的 一夂晶结构的具有高碳含量 的高密度网络化聚合物。技术方案鉴于现有技术的问题而作出本专利技术，本专利技术的一个目的是提供 一种具有高蚀刻选^奪性、对多次蚀刻有足够抗性，且可减^氐抗蚀剂 与下层之间的反射性的适合用于光刻方法的新颖硬质掩才莫组合物。本专利技术的另 一 目的是提供一种通过使用该石更质掩才莫组合物，在 基材上将下方材料层图案化的方法。根据用于实现前述目的的本专利技术的一个方面，提供了一种抗反 射硬质掩模组合物，包含(a)至少一种选自由式1、式2及式3所表示的聚合物所组成 的组中的含芳环聚合物<formula>formula see original document page 8</formula><formula>formula see original document page 9</formula>其中R、R2、 R3、 R4、 Rs和n如式1和式2所卩艮定，l^m<750 且2Sm+n<l，500,以及(b)有机溶剂。 本专利技术的硬质掩才莫组合物进一步包含(c)交联组分。1//,t人朋kio服、/ ■ w本专利技术的硬质掩模组合物进一步包含(d)酸或碱催化剂。在此种情况下，本专利技术的硬质掩才莫组合物包含以重量计1%至20%的含芳环聚合物(a)、以重量计75%至98.8%的有才几溶剂(b )、 以重量计0.1%至5%的交耳关组分(c )以及以重量计0.001%至0.05% 的酸或碱/[崔化剂(d)。该含芳环聚合物〗尤选具有1,000至30,000的重均分子量。本专利技术的硬质掩才莫组合物进一步包含表面活性剂。交耳关组分可选自由三聚氰胺初于脂、胺基4对脂、甘脲化合物和双 环氧化合物所组成的组。酸催化剂可选自于由对曱苯磺酸一水合物、对甲苯磺酸吡啶 翁1、 2,4,4,6-四溴环己二烯酮、曱苯石黄酸苯偶姻(benzoin tosylate )、 曱苯磺酸2-硝基千酯和有机磺酸的烷基酯类所组成的组。石咸催化剂可选自由NH4OH或NR4OH (11=烷基)所表示的氢氧化铵。根据本专利技术的另 一方面，提供了 一种使用该硬质掩才莫组合物将 基材上的材料图案化的方法。具体而言，本专利技术方法包含下列步骤(a)在基材上提供一材 料层，(b)在该材料层上使用该组合物形成抗反射硬质掩模层，(c) 在该抗反射硬质掩模层上形成辐射敏感性成像层，(d)将该辐射壽文 感性成4象层才艮据图案曝光于辐射以在该成^f象层中形成已辐射曝光 区的图案，(e)选才奪性去除该辐射壽丈感性成^f象层及该抗反射硬质掩 才莫层的部分以暴露出该材料层部分，以及(f)蚀刻该材冲+层的已暴 露部分来将该材料层图案化。ii本专利技术的方法进一步包含在步骤(C)之前，形成含硅硬质掩 模层的步骤。本专利技术的方法进一步包含在步骤(C)之前，在含硅硬质掩才莫层上形成底部抗反射涂层(BARC)的步骤。 具体实施例方式现在将进一步详细说明本专利技术的具体实施例。本专利技术提供了 一种抗反射硬质掩模组合物，其特征为含有在短 波长区(特别是在248 nm或以下)具有强力吸收的一种或多种含 芳环聚合物。具体而言，该抗反射石更质4务才莫组合物包含(a)至少一种在短 波长区(特别是在248 nm或以下)具有强力吸收的含芳环聚合物， 其选自由式l、式2及式3所表示的聚合物所组成的组<formula>formula see original document page 12</formula>,且l^n<750;<formula>formula see original document page 13</formula>、 屮、 "R 、<k 和^^"^ (R为H或步克基)，各个R2选自氢(画H)、羟基(-OH)、 d画do烷基、C6画do芳基、烯<本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗反射硬质掩模组合物，包含：　（ａ）选自由式１、式２和式３所表示的聚合物所组成的组中的至少一种含芳环聚合物；　＊＊＊　（１）　其中各个Ｒ↓［１］选自＊＊＊　（Ｒ为Ｈ或烷基），各个Ｒ↓［２］选自氢（－Ｈ）、羟基（ －ＯＨ）、Ｃ↓［１］－Ｃ↓［１０］烷基、Ｃ↓［６］－Ｃ↓［１０］芳基、烯丙基和卤素，Ｒ↓［３］选自＊＊＊且１≤ｎ＜７５０；　－［－Ｒ↓［４］－Ｒ↓［５］－］↓［ｎ］－　（２）　其中Ｒ↓［４］选自＊＊＊　（Ｒ为Ｈ或烷基）， Ｒ↓［５］选自＊＊＊，且１≤ｎ＜７５０；以及　＊＊＊　（３）　其中Ｒ↓［１］、Ｒ↓［２］、Ｒ↓［３］、Ｒ↓［４］、Ｒ↓［５］及ｎ如式１和式２所限定，１≤ｍ＜７５０且２≤ｍ＋ｎ＜１，５００，以及　（ｂ）有机溶剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹敬皓，金钟涉，鱼东善，田桓承，吴昌一，金旼秀，李镇国，
申请(专利权)人：第一毛织株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]