高厚度旋涂式碳硬掩膜组合物及利用其的图案化方法技术

为了提供在半导体光刻工艺中有用的具有高厚度的硬掩膜组合物，本发明专利技术提供一种旋涂式硬掩膜组合物及对其组合物通过旋涂涂覆在被蚀刻层上部进行涂覆的工艺及进行烘烤工艺而形成硬掩膜层的图案化方法。根据本发明专利技术的硬掩膜，由优异的溶解度特性而具有表现出高厚度、能够承受多重蚀刻过程的高耐蚀刻性及优异的机械特性的效果。机械特性的效果。机械特性的效果。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高厚度旋涂式碳硬掩膜组合物及利用其的图案化方法


[0001]本专利技术涉及一种在半导体光刻工艺中有用的具有高厚度的硬掩膜组合物、及一种以优异的溶解度特性而能够实现高厚度的硬掩膜组合物和图案化方法。

技术介绍

[0002]近来，伴随着半导体设备的小型化及集成化而需要实现细微图案，作为形成这种细微图案的方法，有效的是通过曝光设备的开发或追加工艺的导入的光致抗蚀剂图案的细微化。
[0003]作为增加半导体装置的集成密度、使得能够形成具有更细微的纳米范围尺寸的结构的方法，正在开发具有高分辨率的光致抗蚀剂及光刻工艺的工具。
[0004]在制造半导体的工艺中，以往利用365nm波长的i
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线(i
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line)光源在半导体基板上形成图案，但是为了形成更细微的图案需要具有更小波长带的光源。
[0005]实际上，从KrF(248nm)开始，已经开发出利用ArF(198nm)，EUV(extreme ultra violet
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极紫外线，13.5nm)光源的光刻(lithography)技术，目前已商用化或正在商用化中，利用其能够实现更细微的波长。
[0006]随着图案的尺寸变小，为了防止光致抗蚀剂图案的崩塌现象，光致抗蚀剂的厚度变得越来越薄。由于无法利用变薄的光致抗蚀剂图案蚀刻被蚀刻层，因此在光致抗蚀剂层与被蚀刻层之间导入了耐蚀刻性优异的膜质，该膜质称为硬掩膜。硬掩膜工艺是指在利用光致抗蚀剂图案蚀刻硬掩膜而进行图案化后，利用硬掩膜的图案来蚀刻被蚀刻层的工艺。所述硬掩膜通过化学气相沉积法(Chemical vapor deposition，CVD)或旋涂法(Spin On Coating)制造。
[0007]通过CVD法制造的硬掩膜，由于因使用沉积设备而导致初始成本的增加和工艺时间的增加、颗粒问题等缺点，还在继续着利用可旋涂材料而不是沉积进行硬掩膜工艺来减少成本和缩短工艺时间的努力。
[0008]与CVD法相比，使用旋涂法的硬掩膜工艺具有初期投资成本少、涂覆性均匀、能够容易地控制涂覆厚度、能够缩短工艺时间等优点。
[0009]另一方面，最近随着半导体工艺更加细微化，为了减少线宽，需要开发一种能够实现能够更高地制作硬掩膜层的高度的高厚度且具有优异的溶解性的改良的新型硬掩膜材料。

技术实现思路

[0010]要解决的技术问题
[0011]本专利技术涉及在半导体制造工艺中能够实现高厚度的利用旋涂式碳硬掩膜的图案化方法和组合物，其目的在于提供一种溶解度优异的硬掩膜组合物和一种利用该组合物的图案化方法。
[0012]解决问题的方案
[0013]根据本专利技术的一实施例，提供一种旋涂式碳硬掩膜组合物，其特征在于，具有由下述化学式1表示的结构且重量平均分子量为2,000至200,000。
[0014][化学式1][0015][0016]在上述式中，l、m和n分别为1≤l≤40，1≤m≤40，1≤n≤40的范围，
[0017]R1包括氢(H)、羟基(OH)、包括氢(H)、羟基(OH)、中的任一个，
[0018]R2包括中的任一个，
[0019]R3包括包括中的任一个。
[0020]在上述式的R1中，X1至X
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各自独立地包括：氢、羟基、取代或未取代的C1至C3的烷基或它们的组合。
[0021]根据本专利技术的另一实施例，所述硬掩膜组合物包括：1重量％至50重量％的由上述化学式1表示的聚合物；50重量％至99重量％的有机溶剂；及0至2重量％的表面活性剂。
[0022]根据本专利技术的另一实施例，所述有机溶剂可以是选自由丙二醇单甲醚(PGME)、丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)、环己酮、γ
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丁内酯、乳酸乙酯(EL)、甲基乙基酮、乙酸正丁酯、N
‑
甲基吡咯烷酮(NMP)、3
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甲氧基丙酸甲酯(MMP)、3
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乙氧基丙酸乙酯(EEP)、二甲基甲酰胺(DMF)所组成的组中的一种或它们的两种以上的混合物。
[0023]根据本专利技术的另一实施例，所述表面活性剂可以是选自由聚氧乙烯烷基醚类、聚氧乙烯烷基苯基醚类、聚氧乙烯壬基苯基醚类、聚氧乙烯辛基苯基醚类、聚氧乙烯聚氧丙烯类、聚氧乙烯月桂醚类、聚氧乙烯脱水山梨糖醇类等非离子型表面活性剂中的一种或由它们的两种以上的混合物所组成的组。
[0024]根据本专利技术的另一实施例，提供一种图案化方法，所述方法通过旋涂涂覆在被蚀刻层上部进行涂覆及进行烘烤工艺而形成硬掩膜层。
[0025]根据本专利技术的另一实施例，所述烘烤工艺是在150℃至400℃的温度进行1分钟至5分钟而形成图案的硬掩膜图案化方法。
[0026]专利技术的效果
[0027]根据本专利技术的具有高厚度的硬掩膜组合物，由于具有优异的溶解度特性而能够实现高厚度，且蚀刻选择性高，并对多重蚀刻的耐受性充分，从而在形成半导体细微图案时能够提供优异的性能。
附图说明
[0028]图1是在实施例1制备的聚合物的1H
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NMR光谱。
[0029]最佳实施方式
[0030]以下，更加详细地说明本专利技术。
[0031]本专利技术提供一种旋涂式碳硬掩膜组合物，其特征在于，以具有由下述化学式1表示的结构且重量平均分子量为2,000至200,000，优选为2,500至20,000，更加优选为3,500至15,000。
[0032][化学式1][0033][0034]在上述式中，l、m和n分别为1≤l≤40，1≤m≤40，1≤n≤40的范围，
[0035]R1包括氢(H)、羟基(OH)、包括氢(H)、羟基(OH)、中的任一个，
[0036]R2包括中的任一个，
[0037]R3包括包括中的任一个。
[0038]在上述式的R1中，X1至X
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各自独立地包括：氢、羟基、取代或未取代的C1至C3的烷基或由它们的组合。
[0039]在上述式中，R2主要是在酸(acid)催化条件下形成，具有增加所形成的高分子物质对有机溶剂的溶解性的作用。
[0040]在上述式中，R3主要表现出用于改善整体高分子结构的热固化反应性及蚀刻选择比的作用。
[0041]由上述化学式1表示的聚合物，其特征在于，重量平均分子量为2,000至200,000，优选为2,500至20,000，更加优选为3,500至15,000。
[0042]当由上述化学式1表示的聚合物的重量平均分子量不足2,500时，由于没有生成足够量的聚合物结构而耐蚀刻性降低，而当超过20,000时，涂覆表面的物性可能不均匀。
[0043]所述硬掩膜组合物可以包括：1重量％至50重量％的由上述化学式1表示的聚合物；50重量％至99重量％的有机溶剂；及0至2重量％的表面活性剂。
[0044]当所述聚合物成分不足1重量％或超过50重量％时，由于涂覆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种旋涂式硬掩膜组合物，其特征在于，所述组合物为具有由下述化学式1表示的结构的聚合物，包括具有重量平均分子量2,000至200,000的聚合物，[化学式1]在上述式中，l、m和n分别为1≤l≤40，1≤m≤40，1≤n≤40的范围，R1包括氢、羟基、包括氢、羟基、中的任一个，R2包括中的任一个，R3包括包括中的任一个。2.根据权利要求1所述的旋涂式硬掩膜组合物，其中，在上述化学式1的R1中，X1至X
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各自独立地包括：氢、羟基、取代或未取代的C1至C3的烷基或它们的组合。3.根据权利要求1所述的旋涂式硬掩膜组合物，其特征在于，所述聚合物的重量平均分子量为2,500至20,000。4.根据权利要求3所述的旋涂式硬掩膜组合物，其特征在于，所述聚合物的重量平均分子量为3,500至15,000。
5.根据权利要求1所述的旋涂式硬掩膜组合物，其特征在于，所述旋涂式硬掩膜组合物由化学式1表示的聚合物、有机溶剂及表面活性剂组成。6.根据权利要求5所述的旋涂式硬掩膜组合物，其特征在于，所述聚合物在整个所述组合物中包含1至50重量％。7.根据权利要求5所述的旋涂式硬掩膜组合物，其特征在于，所述有机溶剂在整个所述组合物中包含50至99重量％。8.根据权利要求5所述的旋涂式硬掩膜组合物，其特征在于，所述表面活性剂在整个所述组合物中包含0至2重量％。9.根据权利要求5所述的旋涂式硬掩膜组合物，其特征在于，所述有机溶剂是选自由丙二醇单甲醚、丙二醇单甲醚乙酸酯、环己酮、γ
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丁内酯、乳酸乙酯、甲基乙基酮、乙酸正丁酯、N
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甲基吡咯烷酮、3
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甲氧基丙酸甲酯、3
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【专利技术属性】
技术研发人员：李秀珍，金起洪，李昇勋，李昇炫，
申请(专利权)人：荣昌化学制品株式会社，
类型：发明
国别省市：