CN102566281B - 硬掩模组合物和形成图案的方法以及包括该图案的半导体集成电路器件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种硬掩模组合物，其包含由以下化学式1表示的含芳环化合物和溶剂，在化学式1中，A、R₁至R₆、X₁至X₆、n₁至n₆均与说明书中具体定义的相同。本发明还提供了一种通过使用该硬掩模组合物来形成图案的方法和包括通过该图案形成方法形成的多个图案的半导体集成电路器件。本发明的硬掩模组合物能够在确保对多重蚀刻的抗性的同时，具有高蚀刻选择性和改善的光学性能。

Description

硬掩模组合物和形成图案的方法以及包括该图案的半导体集成电路器件

技术领域

提供了一种硬掩模组合物、利用其形成图案的方法以及包括该图案的半导体集成电路器件。

背景技术

包括微电子制造以及显微结构制造(如微机械、磁阻磁头等)的工业领域需要包括许多具有尺寸减小的图案的电路的芯片。

有效的光刻技术在减小图案尺寸方面是很重要的。

光刻不仅在使图案直接在预定衬底上成像方面影响显微结构的制造，而且还在制造通常用于这种成像的掩模方面影响显微结构的制造。

典型的光刻方法包括通过将放射性射线敏感的抗蚀剂曝光于成像放射性射线来形成图案化抗蚀剂层的方法。

随后，通过利用显影液使曝光的抗蚀剂层显影来获得图像。

然后，通过在图案化的抗蚀剂层的开口中蚀刻材料而将图案转印到下层材料上。

在图案的转印之后，除去剩余的抗蚀剂层。

然而，在一些光刻成像方法中，在随后的蚀刻过程中，所用的抗蚀剂不能提供足够的抗性从而将预定图案有效地转印到抗蚀剂另一侧的层上。

因此，当需要超薄膜抗蚀剂层时，当待蚀刻的不同表面上的材料较厚时，当需要较大的蚀刻厚度时，和/或当对于不同表面上的材料需要使用特定蚀刻剂时，将所谓的硬掩模层用作抗蚀剂层和不同表面上的材料之间的中间层，该材料可通过从图案化的抗蚀剂转印而被图案化。

硬掩模层适应于来自图案化抗蚀剂层的图案，并支持将图案转印到不同表面的材料上所需的蚀刻过程。

硬掩模层需要通过使用硬掩模组合物而经历光刻技术，该硬掩模组合物具有高蚀刻选择性和对多重蚀刻过程的足够抗性，并使得抗蚀剂和不同表面层之间的反射率最小。

由这种硬掩模组合物形成的图案可具有改善的光学特性。

发明内容

本发明的一种实施方式提供了具有高蚀刻选择性和改善的光学特性的硬掩模组合物。

本发明的另一种实施方式提供了一种用于形成硬掩模组合物的图案的方法。

本发明的再一种实施方式提供了一种包括由上述图案形成方法形成的图案的半导体集成电路器件。

根据本发明的一种实施方式，提供了一种硬掩模组合物，该硬掩模组合物包括由以下化学式1表示的含芳环化合物以及溶剂：

[化学式1]

在化学式1中，

A是取代的或未取代的芳环基团，

R₁至R₆各自独立地是取代或未取代的C1至C20烷基、取代或未取代的C3至C30环烷基、取代或未取代的C6至C30芳基、取代或未取代的C3至C30环烯基、取代或未取代的C7至C20芳烷基、取代或未取代的C1至C20杂烷基、取代或未取代的C2至C30杂环烷基、取代或未取代的C2至C30杂芳基、取代或未取代的C2至C30烯基、取代或未取代的C2至C30炔基、取代或未取代的C1至C30烷氧基、或它们的组合，

X₁至X₆各自独立地是取代的或未取代的C1至C20烷基、取代或未取代的C3至C30环烷基、取代或未取代的C6至C30芳基、取代或未取代的C1至C30烷氧基、取代或未取代的C1至C20烷基胺基、氨基、羟基、或它们的组合，

n₁至n₆各自独立地是0或1，并且

1≤n₁+n₂+n₃+n₄+n₅+n₆≤6。

在这里，A可以是选自下组1中示出的取代或未取代的芳环基团之一。

[组1]

该含芳环化合物可具有约300至约4000的分子量。

基于硬掩模组合物的总量，所包括的含芳环化合物和溶剂的量可分别为约1wt％至约20wt％和约80wt％至约99wt％。

溶剂可包含选自丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)、丙二醇单甲醚(PGME)、环己酮、和乳酸乙酯中的至少一种。

根据本发明的另一种实施方式，提供了一种用于形成图案的方法，包括：在衬底上提供材料层，在该材料层上形成硬掩模层，该硬掩模层包括由以下化学式1表示的含芳环化合物；在该硬掩模层上形成抗蚀剂层；通过使抗蚀剂层曝光和显影来形成抗蚀剂图案；通过利用抗蚀剂图案并选择性地除去硬掩模层而暴露材料层的一部分；以及对材料层的暴露部分进行蚀刻。

[化学式1]

在化学式1中，

A是取代的或未取代的芳环基团，

R₁至R₆各自独立地是取代或未取代的C1至C20烷基、取代或未取代的C3至C30环烷基、取代或未取代的C6至C30芳基、取代或未取代的C3至C30环烯基、取代或未取代的C7至C20芳烷基、取代或未取代的C1至C20杂烷基、取代或未取代的C2至C30杂环烷基、取代或未取代的C2至C30杂芳基、取代或未取代的C2至C30烯基、取代或未取代的C2至C30炔基、取代或未取代的C1至C30烷氧基、或它们的组合，

X₁至X₆各自独立地是取代的或未取代的C1至C20烷基、取代或未取代的C3至C30环烷基、取代或未取代的C6至C30芳基、取代或未取代的C1至C30烷氧基、取代或未取代的C1至C20烷基胺基、氨基、羟基、或它们的组合，

n₁至n₆各自独立地是0或1，并且

1≤n₁+n₂+n₃+n₄+n₅+n₆≤6。

在这里，A可以是选自下组1中示出的取代或未取代的芳环基团之一。

[组1]

该含芳环化合物可具有约300至约4000的分子量。

溶剂可包括选自丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)、丙二醇单甲醚(PGME)、环己酮、和乳酸乙酯中的至少一种。

该硬掩模层可通过旋涂方法形成。

该制造方法可进一步包括在形成抗蚀剂层之前，在材料层上形成含硅的辅助层。

该制造方法可进一步包括在形成硬掩模层之前形成底部抗反射涂层(BARC)。

根据本文公开内容的一种实施方式，提供了一种包括由上述图案形成方法形成的图案的半导体集成电路器件。

硬掩模组合物在确保对多重蚀刻的抗性的同时，具有高蚀刻选择性和改善的光学性能。

具体实施方式

在下文中将详细描述本发明的示例性实施方式。然而，这些实施方式仅是示例性的而不限制本发明。如本领域技术人员了解，在所有的修改都不背离本发明的精神和范围的前提下，可以以各种不同的方式对所描述的实施方式进行修改。

如本文中所使用的，当没有另外提供定义时，术语“取代的”是指被选自如下的至少一个取代基取代：卤素(F、Br、Cl或I)、羟基、C1至C20烷氧基、硝基、氰基、氨基、叠氮基、脒基、肼基、亚肼基、羰基、氨甲酰基、硫醇基、酯基、羧基或其盐、磺酸基或其盐、磷酸基或其盐、C1至C20烷基、C2至C20烯基、C2至C20炔基、C6至C30芳基、C7至C30芳烷基、C1至C4烷氧基、C1至C20杂烷基、C3至C20杂芳烷基、C3至C20环烷基、C3至C15环烯基、C6至C15环炔基、C1至C20杂环烷基、以及它们的组合。

如本文中所使用的，当没有另外提供定义时，前缀“杂”是指包括选自N、O、S和P的1至3个杂原子。

在下文中，描述了根据一种实施方式的硬掩模组合物。

根据本文公开的该实施方式，该硬掩模组合物包括含芳环化合物和溶剂。

该含芳环化合物可以是由以下化学式1表示的化合物。

[化学式1]

在化学式1中，

A是取代的或未取代的芳环基团，

R₁至R₆各自独立地是取代或未取代的C1至C20烷基、取代或未取代的C3至C30环烷基、取代或未取代的C6至C30芳基、取代或未取代的C3～C30环烯基、取代或未取代的C7至C20芳烷基、取代或未取代的C1至C20杂烷基、取代或未取代的C2至C30杂环烷基、取代或未取代的C2至C30杂芳基、取代或未取代的C2至C30烯基、取代或未取代的C2至C30炔基、取代或未取代的C1至C30烷氧基、或它们的组合，

X₁至X₆各自独立地是取代的或未取代的C1至C20烷基、取代或未取代的C3至C30环烷基，取代或未取代的C6至C30芳基、取代或未取代的C1至C30烷氧基、取代或未取代的C1至C20烷基胺基、氨基、羟基、或它们的组合，

n₁至n₆各自独立地是0或1，并且

1≤n₁+n₂+n₃+n₄+n₅+n₆≤6。

在化学式1中，A是芳环基团，其中该芳环基团是指电子离域或共振的环状基团，并且包括芳基、杂芳基或它们的组合。

A可以是选自下组1的取代或未取代的芳环基团。

[组1]

可以在任何位置处而无限制地将组1中的芳环基团连接于上述化学式1的取代基。

另外，连接于组1中列出的芳环基团中的碳的至少一个氢可被另一个取代基取代。

芳环基团可吸收预定波长范围的光，并且该预定波长范围的光可以是从约193nm或243nm的短波长范围的光。

由上述化学式1表示的含芳环化合物可以是单体。该单体型含芳环化合物可在高温下发生交联反应而不需要特定的催化剂，这防止了因催化剂，特别是因酸而造成的污染。

含芳环化合物可以是具有不同取代基的两种或多种含芳环化合物的混合物。

该含芳环化合物可具有约300至约4000的分子量。在具有上述范围的分子量的情况下，可通过确保溶解性来实现涂布厚度，并由此可提供良好的薄膜。

基于硬掩模组合物的总量，所包括的含芳环化合物的量可以是约1wt％至约20wt％。基于硬掩模组合物的总量，所包括的含芳环化合物的量可以是约3wt％至约10wt％。当所包括的含芳环化合物在上述范围内时，可以在确保施加特性的同时改善光学性能。

溶剂不限于特定的几种，只要其对含芳环化合物具有足够的溶解性或分散性即可。例如，溶剂可包括选自丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)、丙二醇单甲醚(PGME)、环己酮、和乳酸乙酯中的至少一种。

基于硬掩模组合物的总量，所包括的溶剂的量可以为约80wt％至约99wt％。当所包括的溶剂在上述范围内时，可确保稳定的溶解性，并由此可改善施加性能。

该硬掩模组合物可进一步包括表面活性剂和交联剂之类的添加剂。

表面活性剂可包括例如烷基苯磺酸盐、烷基吡啶盐、聚乙二醇、或季铵盐，但不限于此。

交联剂促进自交联。交联剂的实例包括氨基树脂，如醚化的氨基树脂；甘脲化合物，如由以下化学式A表示的化合物；双环氧化合物，如由以下化学式B表示的化合物；密胺树脂，如N-甲氧基甲基密胺树脂、N-丁氧基甲基密胺树脂、或由以下化学式C表示的化合物；或它们的混合物。

[化学式A]

[化学式B]

[化学式C]

基于100重量份的硬掩模组合物，所包括的表面活性剂和交联剂的量可分别为约0.001至约1重量份。在该含量范围内，可以在不改变硬掩模组合物的光学性能的同时，确保溶解性和交联性。

在下文中，描述了通过利用上述硬掩模组合物来形成图案的方法。

根据本发明的另一种实施方式，形成图案的方法包括：在衬底上提供材料层；利用包括含芳环化合物和溶剂的硬掩模组合物在该材料层上形成硬掩模层；在该硬掩模层上形成抗蚀剂层；将该抗蚀剂层曝光和显影来提供抗蚀剂图案；利用抗蚀剂图案选择性地除去该硬掩模层以暴露材料层的一部分；以及对所暴露的材料层进行蚀刻。

衬底可以是例如硅晶片、玻璃衬底或聚合物衬底。

材料层是最终被图案化的材料，例如金属层(如铝层和铜层)、半导体层(如硅层)、或绝缘层(如氧化硅层和氮化硅层)。材料层可通过诸如化学气相沉积(CVD)法的方法来形成。

硬掩模层可通过施加硬掩模组合物来形成。

该硬掩模组合物包括含芳环化合物和溶剂。

该含芳环化合物是由以下化学式1表示的化合物。

[化学式1]

在化学式1中，

A是取代的或未取代的芳环基团，

R₁至R₆各自独立地是取代或未取代的C1至C20烷基、取代或未取代的C3至C30环烷基、取代或未取代的C6至C30芳基、取代或未取代的C3至C30环烯基、取代或未取代的C7至C20芳烷基、取代或未取代的C1至C20杂烷基、取代或未取代的C2至C30杂环烷基、取代或未取代的C2至C30杂芳基、取代或未取代的C2至C30烯基、取代或未取代的C2至C30炔基、取代或未取代的C1至C30烷氧基、或其组合。

X₁至X₆各自独立地是取代的或未取代的C1至C20烷基，取代或未取代的C3至C30环烷基，取代或未取代的C6至C30芳基，取代或未取代的C1至C30烷氧基，取代或未取代的C1至C20烷基胺基、氨基、羟基，或其组合。

n₁至n₆各自独立地是0或1，以及

1≤n₁+n₂+n₃+n₄+n₅+n₆≤6。

在化学式1中，A是芳环基团，其中该芳环基团是指电子离域或共振的环状基团，并且包括芳基、杂芳基或它们的组合。

A可以是下组1示出的取代或未取代的芳环基团。

[组1]

化学式1中的芳环基团可吸收预定波长范围的光，并且该预定波长范围的光可以是从约193nm或约243nm的短波长范围的光。

由上述化学式1表示的含芳环化合物可以是单体。该单体型含芳环化合物可在高温下发生交联反应而不需要特定的催化剂，这防止了因催化剂，特别是因酸而造成的污染。

含芳环化合物可以是具有不同取代基的两种或多种含芳环化合物的混合物。

该含芳环化合物可具有约300至约4000的分子量。在具有上述范围的分子量的情况下，可通过确保溶解性来实现涂布厚度，并由此可提供良好的薄膜。

基于硬掩模组合物的总量，所包括的含芳环化合物的量可以是约1至20wt％。基于硬掩模组合物的总量，所包括的含芳环化合物的量可以是约3至10wt％。当所包括的含芳环化合物在上述范围内时，可以在确保施加特性的同时改善光学性能。

溶剂不限于特定的几种，只要其对含芳环化合物具有足够的溶解性或分散性即可。例如，溶剂可包括选自丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)、丙二醇单甲醚(PGME)、环己酮、和乳酸乙酯中的至少一种。

基于硬掩模组合物的总量，所包括的溶剂的量可以为约80wt％至约99wt％。当所包括的溶剂在上述范围内时，可确保稳定的溶解性，并由此可改善施加性能。

该硬掩模组合物可进一步包括添加剂，例如表面活性剂和交联剂。

可以以溶液的形式制备硬掩模组合物并通过旋涂方法来施加。随后，使所施加的组合物经历热处理从而形成硬掩模层。

在本文中，对硬掩模组合物的涂布厚度和热处理的条件没有具体的限制。例如，可以约500至7000的厚度施加硬掩模组合物,并在约100至500℃下进行热处理并持续10秒至10分钟。

在形成硬掩模层之前，可以形成另一个辅助层。在本文中，辅助层可以是含硅的薄层。例如，辅助层可以是由氮化硅或氧化硅形成的薄膜。

另外，在形成辅助层之前，可以进一步形成底部抗反射涂层(BARC)。

随后，将抗蚀剂层施加到硬掩模层上。该抗蚀剂层可以是包括感光材料的放射性射线敏感的成像层。

随后，通过使抗蚀剂层曝光和显影来形成抗蚀剂图案。

随后，利用抗蚀剂图案作为掩模选择性地除去硬掩模层。在本文中，当形成辅助层和/或底部抗反射涂层时，可以将它们一起除去。结果，可以使材料层的一部分暴露。

随后，对材料层的暴露部分进行蚀刻。在本文中，可以通过使用蚀刻气体的干法蚀刻方法来进行蚀刻，并且该蚀刻气体可以是CHF₃、CF₄、CH₄、Cl₂、BCl₃或其混合气体。

随后，通过用典型的剥离器除去硬掩模层和抗蚀剂层来形成由材料层形成的多个图案。

该多个图案可以是不同的，如金属图案、半导体图案或绝缘图案，并且它们可以是半导体集成电路器件内部的不同图案。当半导体集成电路器件包括多个图案时，该图案可以是例如金属线、半导体图案或包括接触孔、斜交孔和金属镶嵌沟道的绝缘层。

在下文中将参考实施例对本发明进行更详细的说明。然而，这些实施例是本发明的示例性实施方式且不是意在进行限制。

含芳环化合物的合成

合成例1

将带有机械搅拌器和冷凝器的1L三颈烧瓶浸入到90℃油恒温器中。然后，将30.6g(0.1mol)羟甲基苯并苝、57.19g(0.3mol)2-萘酰氯和79.8g(0.6mol)三氯化铝加入到1000g甲苯中。用搅拌器搅拌溶液10小时以进行反应。当反应完成时，用水除去三氯化铝以获得化合物，并将37.83g(1.0mol)硼氢化钠加入到该化合物中。使混合物反应17小时。反应之后，用水和甲醇的混合物除去反应副产物，从而获得由以下化学式1a表示的含芳环化合物。

该含芳环化合物的分子量为770。

[化学式1a]

合成例2

根据与合成例1中相同的方法制备由以下化学式1b表示的含芳环化合物，不同之处在于，用25.2g(0.1mol)二萘嵌苯(苝)代替30.6g(0.1mol)羟甲基苯并苝，并且用26.4g(0.1mol)芘酰氯(pyrenoylchloride)代替57.19g(0.3mol)2-萘酰氯。

该含芳环化合物的分子量为498。

[化学式1b]

合成例3

通过用27.6g(0.1mol)苯并苝代替30.6g(0.1mol)羟甲基苯并苝，并且用79.2g(0.3mol)芘酰氯代替57.19g(0.3mol)2-萘酰氯，根据与合成例1中相同的方法制备由以下化学式1c表示的含芳环化合物。

该含芳环化合物的分子量为966。

[化学式1c]

合成例4

通过用27.6g(0.1mol)苯并苝代替30.6g(0.1mol)羟甲基苯并苝，并且用76.25g(0.4mol)2-萘酰氯代替57.19g(0.3mol)2-萘酰氯，根据与合成例1中相同的方法制备由以下式1d表示的含芳环化合物。

该含芳环化合物的分子量为900。

[化学式1d]

合成例5

通过用20.2g(0.1mol)芘代替30.6g(0.1mol)羟甲基苯并苝，并且用67.61g(0.2mol)苯并苝酰氯代替57.19g(0.3mol)2-萘酰氯，根据与合成例1中相同的方法制备由以下式1e表示的含芳环化合物。

该含芳环化合物的分子量为810。

[化学式1e]

比较合成例1

在带有冷凝器、机械搅拌器、用于以逐滴的方式添加的300ml漏斗、以及氮气引入装置的1L四颈烧瓶中有氮气流过，将8.75g(0.05mol)α，α′-二氯对二甲苯、26.66g的氯化铝和200gγ-丁内酯置于其中并将其搅拌在一起。

10分钟之后，将通过将35.03g(0.10mol)4，4′-(9-亚芴基)联苯酚溶解于200gγ-丁内酯中而制备的溶液逐滴添加到反应物中。在115℃下搅拌混合物13小时以进行聚合。

在反应之后，用水从聚合的反应物中除去酸。利用蒸发器对所得产物进行浓缩。然后，用甲基戊基酮和甲醇稀释聚合产物，并将浓度为15wt％的甲基戊基酮/甲醇溶液以4/1的重量比添加到其中以调节其浓度。将所得溶液置于3L分液漏斗中，并将正庚烷添加到其中以除去包括单体的低分子量产物，从而获得重均分子量为12,000且多分散性为2.0并由以下化学式1f表示的聚合物。

[化学式1f]

比较合成例2

将带有温度计、冷凝器和机械搅拌器的500ml三颈烧瓶浸入到温度范围为90～100℃的油恒温器中。然后，将恒温器放在加热板上，并利用搅拌棒进行搅拌，同时保持相同的温度。在这里，控制冷凝器中的冷却水具有5℃的固定温度。

然后，将28.32g(0.14mol)芘、28.83g(0.2mol)2-萘酚和12.08g(0.4mol)多聚甲醛放入该三颈烧瓶中，并将通过将0.57g(3mmol)对甲苯磺酸一水合物溶解于163g丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)中而制备的溶液添加到三颈烧瓶中。将混合物搅拌18小时以进行聚合。

然后，每隔1小时从聚合产物中取样。当其平均分子量为2500～3500时，反应完成。在这里，通过如下方式来测量重均分子量：从聚合产物中取1g样品，并将其骤冷至室温，然后取0.02g样品并用四氢呋喃(THF)对其进行稀释直至其具有4wt％的固体。

当聚合反应完成时，在室温下使反应物缓慢冷却。

将反应物放入40g蒸馏水和400g甲醇中。剧烈搅拌该混合物，然后使其静置。接着，在除去上清液之后，将沉淀物溶解于80g丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)中并使用320g甲醇进行剧烈搅拌，然后，使其静置(第一次)。在这里，再次除去新获得的上清液之后，将沉淀物溶解于80g丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)中(第二次)。当将第一次和第二次过程看作一次循环提纯过程时，总共进行三次提纯过程。

将纯化的聚合物溶解于80g丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)中，并在减压下除去留在溶液中的甲醇和蒸馏水，从而获得由以下化学式1g表示的聚合物。

利用凝胶渗透色谱(GPC)测量聚合物的重均分子量和多分散性。结果，其重均分子量为4,000的且多分散性为1.75。

[化学式1g]

硬掩模组合物的制备

实施例1

将0.8g合成例1的含芳环化合物溶解于9g丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)中。对溶液进行过滤，从而制备硬掩模组合物。

实施例2

利用合成例2的含芳环化合物代替合成例1的含芳环化合物，根据与实施例1相同的方法制备硬掩模组合物。

实施例3

利用合成例3的含芳环化合物代替合成例1的含芳环化合物，根据与实施例1相同的方法制备硬掩模组合物。

实施例4

利用合成例4的含芳环化合物代替合成例1的含芳环化合物，根据与实施例1相同的方法制备硬掩模组合物。

实施例5

利用合成例5的含芳环化合物代替合成例1的含芳环化合物，根据与实施例1相同的方法制备硬掩模组合物。

比较例1

利用比较合成例1的含芳环化合物代替合成例1的含芳环化合物，根据与实施例1相同的方法制备硬掩模组合物。

比较例2

利用比较合成例2的含芳环化合物代替合成例1的含芳环化合物，根据与实施例1相同的方法制备硬掩模组合物。

硬掩模层的形成

通过分别将实施例1至5以及比较例1和2的硬掩模组合物旋涂到其中形成有氮化硅层的硅晶片上，并在400℃下烘烤60秒来形成厚度为约2500的每一硬掩模层。

评价-1

测量由根据实施例1至5制备的硬掩模组合物形成的硬掩模层的折射率(n)和消光系数(k)。在照射光为193nm和248nm时，使用椭圆偏振仪(由J.A.Woollam公司制造)测量折射率和消光系数。

结果示于下表1。

(表1)

参见表1，对于193nm和248nm的光，由根据实施例1至5制备的硬掩模组合物形成的硬掩模层表现出适合于硬掩模层的折射率(n)和消光系数(k)。

抗蚀剂图案的形成

通过分别将实施例1至5以及比较例1和2的硬掩模组合物施加到其中形成有氮化硅层的硅晶片上，并在400℃下烘烤60秒来形成厚度为5000的硬掩模层。

利用ArF专用抗蚀剂涂布各硬掩模层的上表面，然后将该硬掩模层在110℃下烘烤60秒，并使用作为ArF曝光设备的ASML 1250(FN705.0active，NA0.82)进行曝光。随后，用2.38wt％的四甲基氢氧化铵(TMAH)水溶液显影以提供抗蚀剂图案。

评价-2

观察随曝光量变化的曝光宽容度(EL)裕度和随距光源的距离变化的聚焦深度(DoF)裕度。另外，利用FE-SEM观察图案化的硬掩模层中是否发生钻蚀。

将结果示于下表2中。

(表2)

参见表2，与由根据比较例1和2制备的硬掩模组合物形成的硬掩模层相比，由根据实施例1至5制备的硬掩模组合物形成的硬掩模层表现出高EL裕度和DoF裕度。而且，在由根据实施例1至5制备的硬掩模组合物形成的硬掩模层中未观察到钻蚀。而是观察到优异的剖面。

图案的形成

利用图案化的硬掩模层作为掩模和CHF₃/CF₄混合气体进行氮化硅层的干蚀刻。

随后，利用氧气(O₂)剩余的有机材料全部除去。

评价-3

使用FE-SEM对硬掩模层和氮化硅层的图案进行检查。结果示于下表3。

(表3)

	硬掩模的图案剖面	氮化硅层的图案剖面
			实施例1	垂直形状(各向异性)	垂直形状(各向异性)
实施例2	垂直形状(各向异性)	垂直形状(各向异性)
			实施例3	垂直形状(各向异性)	垂直形状(各向异性)
实施例4	垂直形状(各向异性)	垂直形状(各向异性)
			实施例5	垂直形状(各向异性)	垂直形状(各向异性)
比较例1	锥形	锥形
			比较例2	垂直形状(各向异性)	垂直形状(各向异性)

从表3中可看出，由根据比较例1制备的硬掩模组合物形成的硬掩模层和硬掩模层下面的氮化硅层不是以垂直形状各向异性地被图案化，而是形成锥形，而由根据实施例1至5制备的硬掩模组合物形成的硬掩模层和硬掩模层下面的氮化硅层都是以垂直形状各向异性地被图案化。

从以上事实可看出，当使用根据实施例1至5制备的硬掩模组合物时，具有对蚀刻气体的充分抗性并且可很好地进行蚀刻过程。另一方面，当使用根据比较例1制备的硬掩模组合物时，对蚀刻气体的抗性不够，而这会导致对以适当形状使氮化硅层图案化的蚀刻选择性不够。

尽管以目前认为是可实施的示例性实施方式描述了本申请公开内容，但是应理解，本发明不限于所公开的实施方式，而是相反，本发明旨在包括所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同安排。

Claims (10)

1.一种硬掩模组合物，包含：

由以下化学式1表示的含芳环化合物和溶剂：

在化学式1中，

A是选自以下组1中示出的取代或未取代的芳环基团之一，

R₁至R₆各自独立地是取代或未取代的萘基、取代或未取代的芘基、取代或未取代的苯并芘基或它们的组合；

X₁至X₆各自独立地是羟基；

n₁至n₆各自独立地是0或1，并且

1≤n₁+n₂+n₃+n₄+n₅+n₆≤6，

2.根据权利要求1所述的硬掩模组合物，其中，所述含芳环化合物的分子量为300至4000。

3.根据权利要求1所述的硬掩模组合物，其中，基于所述硬掩模组合物的总量，所述含芳环化合物和所述溶剂的量分别为1wt％至20wt％和80wt％至99wt％。

4.根据权利要求1所述的硬掩模组合物，其中，所述溶剂包含选自丙二醇单甲醚乙酸酯(PGMEA)、丙二醇单甲醚(PGME)、环己酮、和乳酸乙酯中的至少一种。

5.一种用于形成图案的方法，包括：

在衬底上提供材料层，

在所述材料层上形成硬掩模层，所述硬掩模层包含由以下化学式1表示的含芳环化合物；

在所述硬掩模层上形成抗蚀剂层；

通过使所述抗蚀剂层曝光和显影来形成抗蚀剂图案；

通过使用所述抗蚀剂图案而选择性地除去所述硬掩模层；以及

暴露所述材料层的一部分；并对所述材料层的暴露部分进行蚀刻，

在化学式1中，

A是选自以下组1中示出的取代或未取代的芳环基团之一，

R₁至R₆各自独立地是取代或未取代的萘基、取代或未取代的芘基、取代或未取代的苯并芘基或它们的组合，

X₁至X₆各自独立地是羟基，

n₁至n₆各自独立地是0或1，并且

1≤n₁+n₂+n₃+n₄+n₅+n₆≤6，

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述含芳环化合物的分子量为300至4000。

7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述硬掩模层是通过旋涂方法形成的。

8.根据权利要求5所述的方法，进一步包括在形成所述抗蚀剂层之前，在所述材料层上形成含硅的辅助层。

9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括在形成所述硬掩模层之前，形成底部抗反射涂层(BARC)。

10.一种半导体集成电路器件，包括通过权利要求5所述的方法形成的图案。