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TWI567131B - 硬罩幕組成物和使用所述硬罩幕組成物形成圖案的方法 - Google Patents

硬罩幕組成物和使用所述硬罩幕組成物形成圖案的方法 Download PDF

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TWI567131B
TWI567131B TW104112155A TW104112155A TWI567131B TW I567131 B TWI567131 B TW I567131B TW 104112155 A TW104112155 A TW 104112155A TW 104112155 A TW104112155 A TW 104112155A TW I567131 B TWI567131 B TW I567131B
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文俊怜
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三星Ｓｄｉ股份有限公司
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Description

硬罩幕組成物和使用所述硬罩幕組成物形成圖案的方法 【相關申請案的交叉參考】
本申請案主張2014年5月16日在韓國智慧財產局提交的韓國專利申請第10-2014-0059252號的優先權和權益，其全部內容以引用的方式併入本文中。
公開一種硬罩幕組成物和一種使用所述硬罩幕組成物形成圖案的方法。
最近，半導體行業已發展到具有幾奈米到幾十奈米尺寸的圖案的超精細技術。所述超精細技術主要需要有效的微影技術。典型的微影技術包含：在半導體基底上提供材料層；在材料層上塗佈光阻層；曝光且顯影所述光阻層以提供光阻圖案；以及使用所述光阻圖案作為罩幕來蝕刻所述材料層。當今，根據即將 形成的圖案的較小尺寸，僅僅通過上述典型的微影技術難以提供輪廓清晰的精細圖案。因此，可在材料層與光阻層之間形成被稱作硬罩幕層的層來得到精細圖案。硬罩幕層起到中間層的作用，用於通過選擇性蝕刻製程將光阻的精細圖案轉移到材料層。因此，硬罩幕層需要具有例如耐熱性和耐蝕刻性等的特性以在多種蝕刻製程期間耐受。另一方面，最近已經提出了通過旋塗式塗佈法而不是化學氣相沉積來形成硬罩幕層。旋塗式塗佈法易於進行且還可改良間隙填充特性和平坦化特性。當必需使用多個圖案來獲得精細圖案時，需要在無空隙下用層填充圖案的間隙填充特性。另外，當基底具有凸塊或作為基底的晶圓具有圖案緻密區和無圖案區兩者時，需要用較低層平坦化層表面的平坦化特性。然而，由於硬罩幕層所需的以上特性彼此對立，故需要發展滿足這些特性的硬罩幕組成物。
一個實施例提供確保溶劑的可溶性、間隙填充特性和平坦化特性並滿足耐熱性和耐蝕刻性的硬罩幕組成物。
另一實施例提供一種使用硬罩幕組成物形成圖案的方法。
根據一個實施例，硬罩幕組成物包含聚合物和溶劑，所述聚合物包含由以下化學式1表示的部分。
[化學式1]*-A-B-*
在化學式1中， A為包含經取代或未經取代的芳環的化合物，以及B為以下族群1中所列的基團之一。
在族群1中，R1和R2獨立地是氫(-H)、羥基(-OH)、甲氧基(-OCH3)、乙氧基(-OC2H5)、鹵素(-F、-Cl、-Br、-I)、經取代或未經取代的C3到C30環烯基、經取代或未經取代的C1到C20烷基胺基、經取代或未經取代的C7到C20芳烷基、經取代或未經取代的C1到C20雜烷基、經取代或未經取代的C2到C30雜環烷基、經取代或未經取代的C2到C30雜芳基、經取代或未經取代的C1到C4烷基醚基、經取代或未經取代的C7到C20芳基伸烷基醚基、經取代或未經取代的C1到C30鹵烷基或其組合，L為-O-、-S-、-SO2-或羰基，以及x為1至30的整數。
A可為經取代或未經取代的C6到C50伸芳基。
A可為以下族群2中所列的基團之一。
在族群2中，R3到R6獨立地是氫(-H)、羥基(-OH)、甲氧基(-OCH3)、乙氧基(-OC2H5)、鹵素(-F、-Cl、-Br、-I)、經取代或未經取代的C3到C30環烯基、經取代或未經取代的C1到C20烷基胺基、經取代或未經取代的C7到C20芳烷基、經取代或未經取代的C1到C20雜烷基、經取代或未經取代的C2到C30雜環烷基、經取代或未經取代的C2到C30雜芳基、經取代或未經取代的C1到C4烷基醚基、經取代或未經取代的C7到C20芳基伸烷基醚基、經取 代或未經取代的C1到C30鹵烷基或其組合。
聚合物可由以下化學式2表示。
在化學式2中，A1、A2以及A3獨立地是包含經取代或未經取代的芳環的化合物，B1、B2以及B3獨立地是以上族群1中所列的基團之一，以及l、m以及n獨立地是0至200的整數。
l、m以及n的總和至少為1。
A3可為由以下化學式3表示的化合物。
在化學式3中，A4和A5獨立地是族群2中所列的基團之一，以及R7和R8獨立地是氫(-H)、羥基(-OH)、甲氧基(-OCH3)、乙氧基(-OC2H5)、鹵素(-F、-Cl、-Br、-I)、經取代或未經取代的C3到C30環烯基、經取代或未經取代的C1到C20烷基胺基、經取代或未經取代的C7到C20芳烷基、經取代或未經取代的C1到C20雜烷基、經取代或未經取代的C2到C30雜環烷基、經取代或未經取代的C2到C30雜芳基、經取代或未經取代的C1到C4 烷基醚基、經取代或未經取代的C7到C20芳基伸烷基醚基、經取代或未經取代的C1到C30鹵烷基或其組合。
在化學式2中，A1、A2以及A3可為族群2中所列的基團之一。
聚合物的重量平均分子量可以為約1,000到約200,000。
以有機層組成物的總量計，可以約0.1重量%到約30重量%的量包含聚合物。
根據另一實施例，形成圖案的方法包含：在基底上提供材料層，在材料層上塗覆硬罩幕組成物，熱處理硬罩幕組成物以形成硬罩幕層，在硬罩幕層上形成含矽薄層，在含矽薄層上形成光阻層，曝光且顯影光阻層以形成光阻圖案，使用光阻圖案選擇性地去除含矽薄層和硬罩幕層以暴露材料層的一部分，以及蝕刻材料層的暴露部分。
硬罩幕組成物可以使用旋塗式塗佈法塗覆。
形成硬罩幕層的製程可以包含在約100℃到約500℃下進行熱處理。
所述方法可進一步包含在形成光阻層之前形成底部抗反射塗層(bottom antireflective coating，BARC)。
含矽薄層可包含氮氧化矽(silicon oxynitride，SiON)。
可提供滿足對於溶劑的可溶性、間隙填充特性和平坦化特性並確保耐熱性和耐蝕刻性的硬罩幕組成物。
圖1表示用於評估根據實例和比較例的硬罩幕層的平坦化特性的計算方程式1。
本發明的例示性實施例將在下文中進行詳細描述，並且可以容易由具有相關領域中常識的人員執行。然而，本發明可以多種不同形式實施，並且不解釋為限於本文所闡述的例示性實施例。
如本文所用，當未另外提供定義時，術語‘經取代的’可以指經由以下各項中選出的取代基取代而代替化合物的氫原子的一者：鹵素原子(F、Br、Cl或I)、羥基、烷氧基、硝基、氰基、氨基、疊氮基、脒基、肼基、亞肼基、羰基、氨甲醯基、硫醇基、酯基、羧基或其鹽、磺酸基或其鹽、磷酸或其鹽、C1到C20烷基、C2到C20烯基、C2到C20炔基、C6到C30芳基、C7到C30芳烷基、C1到C30烷氧基、C1到C20雜烷基、C3到C20雜芳基烷基、C3到C30環烷基、C3到C15環烯基、C6到C15環炔基、C3到C30雜環烷基和其組合。
未另外提供定義時，如本文所使用，術語‘雜’是指包含1到3個選自B、N、O、S和P的雜原子者。
在下文中，描述了根據一個實施例的硬罩幕組成物。
根據一個實施例的硬罩幕組成物包含聚合物和溶劑，所述聚合物包含由以下化學式1表示的部分。
[化學式1]*-A-B-*
在化學式1中， A為包含經取代或未經取代的芳環的化合物，以及B為以下族群1中所列的基團之一。
在族群1中，R1和R2獨立地是氫(-H)、羥基(-OH)、甲氧基(-OCH3)、乙氧基(-OC2H5)、鹵素(-F、-Cl、-Br、-I)、經取代或未經取代的C3到C30環烯基、經取代或未經取代的C1到C20烷基胺基、經取代或未經取代的C7到C20芳烷基、經取代或未經取代的C1到C20雜烷基、經取代或未經取代的C2到C30雜環烷基、經取代或未經取代的C2到C30雜芳基、經取代或未經取代的C1到C4烷基醚基、經取代或未經取代的C7到C20芳基伸烷基醚基、經取代或未經取代的C1到C30鹵烷基或其組合，L為-O-、-S-、-SO2-或羰基()，以及x為1至30的整數。
聚合物在重複單元中包含由A表示的芳環部分和由B表示的連接基團部分。
首先，聚合物可由於芳環部分A而具有剛性特性。舉例來說，芳環部分A可為經取代或未經取代的C6到C50伸芳基或 C6到C40伸芳基。舉例來說，芳環部分A可為以下族群2中所列的基團之一，但並不限於此。
在族群2中，R3到R6獨立地是氫(-H)、羥基(-OH)、甲氧基(-OCH3)、乙氧基(-OC2H5)、鹵素(-F、-Cl、-Br、-I)、經取代或未經取代的C3到C30環烯基、經取代或未經取代的C1到C20烷基胺基、經取代或未經取代的C7到C20芳烷基、經取代或未經取代的C1 到C20雜烷基、經取代或未經取代的C2到C30雜環烷基、經取代或未經取代的C2到C30雜芳基、經取代或未經取代的C1到C4烷基醚基、經取代或未經取代的C7到C20芳基伸烷基醚基、經取代或未經取代的C1到C30鹵烷基或其組合。
另一個方面，聚合物的重複單元包含連接基團部分B。連接基團部分B可由族群1中選出，且族群1中所列的連接基團可為鄰位或間位結構化合物或包含由-O-、-S-、-SO2-和羰基()中選出的連接基團的化合物。
根據一個實施例的硬罩幕組成物中包含的化合物由於連接基團而增加聚合物的柔性。所述柔性結構不僅可以通過增加聚合物的自由體積(free volume)而改進溶解度，而且可以通過降低玻璃轉變溫度(Tg)而改進間隙填充性能和平坦化，且因此，增加烘烤製程期間的回流。
聚合物可以包含多個由化學式1表示的部分，並且多個部分可以具有相同結構或彼此不同的結構。
舉例來說，聚合物可以由以下化學式2表示。
在化學式2中，A1、A2以及A3獨立地是包含經取代或未經取代的芳環的化合物，B1、B2以及B3獨立地是以上族群1中所列的基團之一，l、m以及n獨立地是0至200的整數。
l、m以及n的總和至少為1。
在化學式2中，A1、A2以及A3可獨立地為經取代或未經取代的C6到C50伸芳基或經取代或未經取代的C6到C40伸芳基。
在化學式2中，A3可例如由以下化學式3表示。
在化學式3中，A4和A5獨立地是族群2中所列的基團之一，R7和R8獨立地是氫(-H)、羥基(-OH)、甲氧基(-OCH3)、乙氧基(-OC2H5)、鹵素(-F、-Cl、-Br、-I)、經取代或未經取代的C3到C30環烯基、經取代或未經取代的C1到C20烷基胺基、經取代或未經取代的C7到C20芳烷基、經取代或未經取代的C1到C20雜烷基、經取代或未經取代的C2到C30雜環烷基、經取代或未經取代的C2到C30雜芳基、經取代或未經取代的C1到C4烷基醚基、經取代或未經取代的C7到C20芳基伸烷基醚基、經取代或未經取代的C1到C30鹵烷基或其組合。
在化學式2中，A1、A2以及A3可為族群2中所列的基團之一。
聚合物的重量平均分子量可以為約1,000到約200,000。當聚合物具有在所述範圍內的重量平均分子量時，可以調節和優化包含聚合物的硬罩幕組成物的碳含量和溶解度。
溶劑可以是足以溶解或分散聚合物的任一者，並且可以是例如由丙二醇、丙二醇二乙酸酯、甲氧基丙二醇、二甘醇、二 甘醇丁基醚、三(乙二醇)單甲基醚、丙二醇單甲基醚、丙二醇單甲基醚乙酸酯、環己酮、乳酸乙酯、γ-丁內酯、甲基吡咯烷酮以及乙醯丙酮中選出的至少一者。
以有機層組成物的總量計，可以約0.1重量%到約30重量%的量包含聚合物。當聚合物在上述範圍內被包含時，可以控制有機層的厚度、表面粗糙度和平坦化。
硬罩幕組成物可進一步包含表面活性劑。
表面活性劑可包含例如烷基苯磺酸鹽、烷基吡啶鹽、聚乙二醇或季銨鹽，但並不限於此。
以100重量份的硬罩幕組成物計，可以約0.001重量份到約3重量份的量包含表面活性劑。當表面活性劑在所述範圍內被包含時，可以在不改變硬罩幕組成物的光學特性的情況下提高溶解度。
下文描述了用於通過使用硬罩幕組成物形成圖案的方法。
根據另一實施例形成圖案的方法包含：在基底上提供材料層，在材料層上塗覆包含所述化合物和所述溶劑的所述硬罩幕組成物，熱處理硬罩幕組成物以形成硬罩幕層，在硬罩幕層上形成含矽薄層，在含矽薄層上形成光阻層，使光阻層曝光並且顯影以形成光阻圖案，使用光阻圖案選擇性地移除含矽薄層和硬罩幕層以使材料層的一部分暴露，以及蝕刻材料層的暴露部分。
基底可以是例如矽晶圓、玻璃基底或聚合物基底。
材料層為最終將圖案化的材料，例如，金屬層，如鋁層和銅層；半導體層，如矽層；或絕緣層，如氧化矽層和氮化矽層。 材料層可以通過如化學氣相沉積(chemical vapor deposition，CVD)製程等方法形成。
硬罩幕組成物與上文所述相同，且可以溶液的形式通過旋塗式塗佈法塗覆。在此，硬罩幕組成物的厚度不受特定限制，但可以為例如約50埃到約10,000埃。
可以例如在約100℃到約500℃下對硬罩幕組成物進行熱處理約10秒到1小時。
含矽薄層可以由例如氮化矽或氧化矽形成。
所述方法可以進一步包含在形成所述光阻層之前，在所述含矽薄層上形成底部抗反射塗層(BARC)。
光阻層的曝光可以使用例如ArF、KrF或極紫外光(extreme ultra violet，EUV)進行。在曝光之後，可以在約100℃到約500℃下進行熱處理。
可以通過乾式蝕刻製程使用蝕刻氣體進行材料層的暴露部分的蝕刻製程，並且蝕刻氣體可以是例如CHF3、CF4、Cl2、BCl3或其混合氣體。
經蝕刻的材料層可以多個圖案形成，並且所述多個圖案可以是金屬圖案、半導體圖案、絕緣圖案等，例如半導體積體電路裝置的不同圖案。
下文參考實例對本發明進行更詳細的說明。然而，這些實例是例示性的，並且本發明並不限於此。
合成實例
合成實例1
將21.83克羥基芘、25.81克4,4'-雙甲基甲氧基-二苯基醚、 1.23克硫酸二乙酯以及32.58克丙二醇單甲基醚乙酸酯(propylene glycol monomethyl ether acetate，PGMEA)放置在燒瓶中，並且然後在100℃下攪拌2小時到6小時以進行聚合反應。當聚合物的重量平均分子量為2,000到3,500時，反應完成。當聚合反應終止時，將反應物緩慢冷卻到室溫，並且添加到40克蒸餾水和400克甲醇中，並且劇烈攪拌混合物並使其靜置。在自其移除上清液之後，將其中產生的沉澱溶解於80克環己酮中，並且使用320克甲醇劇烈攪拌溶液並使其靜置(第一製程)。然後，在再次自其移除所產生的上清液之後，將其中的沉澱再次溶解於80克環己酮中(第二製程)。第一製程和第二製程被視為一個純化製程，且此純化製程總計重複三次。將純化的聚合物溶解於80克環己酮中，並且在減壓下移除溶液中殘留的甲醇和蒸餾水，獲得由以下化學式4表示的化合物。
合成實例2
將22.53克9,9-雙(6-羥基-2-萘基)芴、12.91克4,4'-雙甲基甲氧基-二苯基醚、0.77克硫酸二乙酯和59.07克丙二醇單甲基醚乙酸酯(PGMEA)放置在燒瓶中，並且然後在100℃下攪拌5小時到12小時以進行聚合反應。當聚合物的重量平均分子量為2,000到3,500時，反應完成。當聚合反應終止時，將反應物冷卻到室溫，並且然後添加到40克蒸餾水和400克甲醇中，並且劇烈 攪拌混合物並使其靜置。在自其移除上清液之後，將其中的沉澱溶解於80克環己酮中，並且通過使用320克甲醇攪拌溶液並使其靜置(第一製程)。在此，再次自其移除上清液，並且將其中的沉澱溶解於80克環己酮中(第二製程)。第一製程和第二製程被視為一個純化製程，且此純化製程總計重複三次。將純化的聚合物溶解於80克環己酮中，並且在減壓下移除溶液中殘留的甲醇和蒸餾水，獲得由以下化學式5表示的化合物。
合成實例3
將三頸燒瓶浸漬在100℃油恒溫器中。將燒瓶維持在相同溫度下，並且通過使用攪拌磁力棒來進行攪拌。隨後，將43.65克(0.2莫耳)芘-4-醇和33.24克(0.2莫耳)1,3-雙(甲氧基甲基)苯放置在反應器中並且溶解於52克丙二醇單甲基醚乙酸酯(PGMEA)中。然後，將1.23克(8毫莫耳)硫酸二乙酯添加到反應器中。
進行聚合，同時將反應器維持在100℃下，通過每隔一小時從其獲取樣品來測量聚合反應物的重量平均分子量，並且當重量平均分子量達到3,500到4,000時，完成反應。
當聚合反應終止時，將反應物緩慢冷卻到室溫，並且然後添加到30克蒸餾水和300克甲醇中，並且劇烈攪拌混合物並使 其靜置。在自其移除上清液之後，將其中的沉澱溶解於60克丙二醇單甲基醚乙酸酯(PGMEA)中，並且隨後通過使用250克甲醇劇烈攪拌溶液並使其靜置(第一製程)。在此，再次移除自其獲得的上清液，並且將其中的沉澱溶解於60克丙二醇單甲基醚乙酸酯(PGMEA)中(第二製程)。第一製程和第二製程被視為一個純化製程，且此純化製程總計重複三次。將純化的聚合物溶解於60克丙二醇單甲基醚乙酸酯(PGMEA)中，並且在減壓下移除那裡殘留的甲醇和蒸餾水，獲得由化學式6表示的化合物(Mw：4000)。
合成實例4
由化學式7表示的化合物(Mw：4500)通過使用70克(0.2莫耳)4,4'-(9H-芴-9,9-二基)二苯酚、33.24克(0.2莫耳)1,3-雙(甲氧基甲基)苯、70克丙二醇單甲基醚乙酸酯(PGMEA)以及1.23克(8毫莫耳)硫酸二乙酯經由與合成實例3相同的合成製備。
合成實例5
由化學式8表示的化合物(Mw：4300)通過使用28.83 克(0.2莫耳)萘-1-醇、48.46克(0.2莫耳)3,5-雙(甲氧基甲基)聯苯、53克丙二醇單甲基醚乙酸酯(PGMEA)以及1.23克(8毫莫耳)硫酸二乙酯經由與合成實例3相同的合成製備。
合成實例6
由化學式9表示的化合物(Mw：4200)通過使用12.82克(0.1莫耳)萘、33.24克(0.2莫耳)1,3-雙(甲氧基甲基)苯、45.00克(0.1莫耳)6,6'-(9H-芴-9,9-二基)二萘-2-醇、61克丙二醇單甲基醚乙酸酯(PGMEA)以及1.23克(8毫莫耳)硫酸二乙酯經由與合成實例3相同的合成製備。
合成比較例1
將21.83克羥基芘、16.62克1,4-雙甲基甲氧基苯、1.23克硫酸二乙酯以及26.45克丙二醇單甲基醚乙酸酯(PGMEA)放置在燒瓶中，並且在100℃下攪拌5小時到12小時以進行聚合反應。當聚合物的重量平均分子量為2,000到3,500時，終止反應。當聚合反應終止時，將反應物緩慢冷卻到室溫，並且添加到40克 蒸餾水和400克甲醇中，並且劇烈攪拌混合物並使其靜置。在自其移除上清液之後，將其中的沉澱溶解於80克環己酮中，並且通過使用320克甲醇劇烈攪拌溶液並使其靜置(第一製程)。在此，再次移除所獲得的上清液，並且將其中的沉澱溶解於80克環己酮中(第二製程)。第一製程和第二製程被視為一個純化製程，且此純化製程總計進行三次。將純化的聚合物溶解於80克環己酮中，並且在減壓下移除溶液中殘留的甲醇和蒸餾水，獲得由以下化學式10表示的化合物。
合成比較例2
將21.83克羥基芘、24.23克4,4'-雙甲基甲氧基-聯苯、1.23克硫酸二乙酯以及31.53克丙二醇單甲基醚乙酸酯(PGMEA)放置在燒瓶中，並且在100℃下攪拌5小時到12小時以進行聚合反應。當聚合物的重量平均分子量為2,000到3,500時，結束反應。當聚合反應終止時，將反應物緩慢冷卻到室溫，並且添加到40克蒸餾水和400克甲醇中，並且劇烈攪拌混合物並使其靜置。在自其移除上清液之後，將其中的沉澱溶解於80克環己酮中，並且通過使用320克甲醇劇烈攪拌溶液並使其靜置(第一製程)。在此，再次移除所獲得的上清液，並且將其中的沉澱溶解於80克環己酮中(第二製程)。第一製程和第二製程被視為一個純化製程，且此純化製程總計進行三次。將純化的聚合物溶解於80克環己酮中， 並且在減壓下移除溶液中殘留的甲醇和蒸餾水，獲得由以下化學式11表示的化合物。
合成比較例3
由化學式12表示的化合物(Mw：4100)通過使用70克(0.2莫耳)4,4'-(9H-芴-9,9-二基)二苯酚、48.46克(0.2莫耳)4,4'-雙甲基甲氧基-聯苯、80克丙二醇單甲基醚乙酸酯(PGMEA)以及1.23克(8毫莫耳)硫酸二乙酯經由與合成實例3相同的合成獲得。
合成比較例4
由化學式13表示的化合物(Mw：4200)通過使用55.67克(0.2莫耳)苝、33.24克(0.2莫耳)1,4-雙(甲氧基甲基)苯、60克丙二醇單甲基醚乙酸酯(PGMEA)以及1.23克(8毫莫耳)硫酸二乙酯經由與合成實例3相同的合成獲得。
製備硬罩幕組成物
實例1
硬罩幕組成物通過將合成實例1的化合物溶解於丙二醇單甲基醚乙酸酯(PGMEA)與環己酮(7：3(體積/體積))的混合溶劑中並過濾溶液來製備。基於取決於所要厚度的硬罩幕組成物的總重量，包含在4重量%到13重量%範圍內的化合物。
實例2
根據與實例1相同的方法，改以使用合成實例2的化合物代替合成實例1的化合物，製備硬罩幕組成物。
實例3
根據與實例1相同的方法，改以使用合成實例3的化合物代替合成實例1的化合物，製備硬罩幕組成物。
實例4
根據與實例1相同的方法，改以使用合成實例4的化合物代替合成實例1的化合物，製備硬罩幕組成物。
實例5
根據與實例1相同的方法，改以使用合成實例5的化合物代替合成實例1的化合物，製備硬罩幕組成物。
實例6
根據與實例1相同的方法，改以使用合成實例6的化合物代替合成實例1的化合物，製備硬罩幕組成物。
比較例1
根據與實例1相同的方法，改以使用合成比較例1的化合物代替合成實例1的化合物，製備硬罩幕組成物。
比較例2
根據與實例1相同的方法，改以使用合成比較例2的化合物代替合成實例1的化合物，製備硬罩幕組成物。
比較例3
根據與實例1相同的方法，改以使用合成比較例3的化合物代替合成實例1的化合物，製備硬罩幕組成物。
比較例4
根據與實例1相同的方法，改以使用合成比較例4的化合物代替合成實例1的化合物，製備硬罩幕組成物。
評估
評估1：間隙填充特性和平坦化特性
將根據實例1到實例6和比較例1到比較例4的各硬罩幕組成物旋塗式塗佈在圖案化矽晶圓上並烘烤以在其上形成膜，並且通過使用垂直掃瞄式電子顯微鏡(vertical scanning electron microscope,V-SEM)設備檢查膜的橫截面。調節硬罩幕組成物中的化合物的量使得在裸晶圓上形成1,100埃厚的組成物。
組成物的間隙填充特性通過觀察圖案橫截面以查看是否存在空隙來評估。
結果提供在表1中。
參看表1，分別由根據實例1到實例6的硬罩幕組成物形成的各薄膜不具有空隙，並且因此展示極好的間隙填充特性。
另一方面，平坦化特性根據圖1中表示的計算方程式1數字化，並且由於其中不存在單元的周圍區域與單元區域之間的塗佈厚度差較小，故平坦化特性(步差(step difference)特性)更優異。換句話說，由於(h1-h2)、(h1-h3)、(h1-h4)和(h1-h5)的總和較小，故步差特性在圖1的計算方程式1中變得更優異。
結果提供在表2中。
[表2]
參考表2，與分別由比較例1到比較例4的硬罩幕組成物形成的薄膜相比，分別由實例1到實例6的硬罩幕組成物形成的薄膜展示優異的平坦化特性。
評估2：厚度減小率
將根據實例1和實例2和比較例1和比較例2的硬罩幕組成物分別旋塗式塗佈在矽晶圓上，並且在熱板上在400℃下熱處理2分鐘，形成每個薄膜。調節硬罩幕組成物中的化合物的量，使得組成物在裸晶圓上的厚度為3,000埃。
隨後，根據以下計算方程式2計算薄膜的厚度減小率。
[計算方程式2]厚度減小率(%)=(旋塗式塗佈後的薄膜厚度-在400℃下熱處理2分鐘後的薄膜厚度)/(旋塗式塗佈後的薄膜厚度)×100(%)
結果提供在表3中。
參看表3，根據實例1和實例2的硬罩幕薄膜維持小於或等於30%的厚度減小率。因此，當將根據實例1和實例2的硬罩幕組成物分別塗佈在圖案化晶圓上時，根據實例1和實例2的硬罩幕組成物預期具有與根據比較例1和比較例2的硬罩幕組成物類似的耐熱性。
評估3：耐蝕刻性
將根據實例1和實例2和比較例1和比較例2的硬罩幕組成物分別在矽晶圓上旋塗式塗佈為4,000埃厚，並且在熱板上在400℃下熱處理2分鐘，形成每個薄膜。隨後，測量薄膜的厚度。隨後，薄膜通過分別使用CHF3/CF4混合氣體和N2/O2混合氣體乾式蝕刻100秒和60秒，並且然後再次測量薄膜的厚度。在乾式蝕刻之前和之後的薄膜厚度和蝕刻時間用於根據以下計算方程式3計算塊體蝕刻速率(bulk etch rate，BER)。
[計算方程式3](初始薄膜厚度-蝕刻後的薄膜厚度)/蝕刻時間(埃/秒)
結果提供在表4中。
參看表4，與分別由根據比較例1和比較例2的硬罩幕組成物形成的薄膜相比，分別由根據實例1和實例2的硬罩幕組成物形成的各薄膜顯示類似的塊體蝕刻特性。
雖然已經結合目前視為實用例示性實施例的內容來描述本發明，但應理解本發明不限於所公開的實施例，而是相反，本發明旨在涵蓋包含在所附申請專利範圍的精神和範圍內的各種修改和等效配置。

Claims (14)

  1. 一種硬罩幕組成物，包括：聚合物，包含由以下化學式1表示的部分；以及溶劑：[化學式1]*-A-B-*其中，在所述化學式1中，A為包含經取代或未經取代的芳環的化合物，以及B為以下族群1中所列的基團之一， 其中，在所述族群1中，R1和R2獨立地是氫、羥基、甲氧基、乙氧基、鹵素、經取代或未經取代的C3到C30環烯基、經取代或未經取代的C1到C20烷基胺基、經取代或未經取代的C7到C20芳烷基、經取代或未經取代的C1到C20雜烷基、經取代或未經取代的C2到C30雜環烷基、經取代或未經取代的C2到C30雜芳基、經取代或未經取代的C1到C4烷基醚基、經取代或未經取代的C7到C20芳基伸烷基醚基、經取代或未經取代的C1到C30鹵烷基或其組合，L為-O-、-S-、-SO2-或羰基，以及 x為1至30的整數。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之硬罩幕組成物，其中所述A為經取代或未經取代的C6到C50伸芳基。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之硬罩幕組成物，其中所述A為以下族群2中所列的基團之一： 其中，在所述族群2中，R3到R6獨立地是氫、羥基、甲氧基、乙氧基、鹵素、經取代或未經取代的C3到C30環烯基、經取代或未經取代的C1到C20 烷基胺基、經取代或未經取代的C7到C20芳烷基、經取代或未經取代的C1到C20雜烷基、經取代或未經取代的C2到C30雜環烷基、經取代或未經取代的C2到C30雜芳基、經取代或未經取代的C1到C4烷基醚基、經取代或未經取代的C7到C20芳基伸烷基醚基、經取代或未經取代的C1到C30鹵烷基或其組合。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之硬罩幕組成物，其中所述聚合物由以下化學式2表示： 其中，在所述化學式2中，A1、A2以及A3獨立地是包含經取代或未經取代的芳環的化合物，B1、B2以及B3獨立地是所述族群1中所列的基團之一，以及l、m以及n獨立地是0至200的整數，其限制條件為l、m以及n的總和至少為1。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之硬罩幕組成物，其中所述A1、所述A2以及所述A3獨立地是經取代或未經取代的C6到C50伸芳基。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之硬罩幕組成物，其中所述A3為由以下化學式3表示的化合物： 其中，在所述化學式3中：A4和A5獨立地是以下族群2中所列的基團之一，R7和R8獨立地是氫、羥基、甲氧基、乙氧基、鹵素、經取代或未經取代的C3到C30環烯基、經取代或未經取代的C1到C20烷基胺基、經取代或未經取代的C7到C20芳烷基、經取代或未經取代的C1到C20雜烷基、經取代或未經取代的C2到C30雜環烷基、經取代或未經取代的C2到C30雜芳基、經取代或未經取代的C1到C4烷基醚基、經取代或未經取代的C7到C20芳基伸烷基醚基、經取代或未經取代的C1到C30鹵烷基或其組合， 其中，在所述族群2中，R3到R6獨立地是氫、羥基、甲氧基、乙氧基、鹵素、經取代或未經取代的C3到C30環烯基、經取代或未經取代的C1到C20烷基胺基、經取代或未經取代的C7到C20芳烷基、經取代或未經取代的C1到C20雜烷基、經取代或未經取代的C2到C30雜環烷基、經取代或未經取代的C2到C30雜芳基、經取代或未經取代的C1到C4烷基醚基、經取代或未經取代的C7到C20芳基伸烷基醚基、經取代或未經取代的C1到C30鹵烷基或其組合。
  7. 如申請專利範圍第4項所述之硬罩幕組成物，其中在所述化學式2中，所述A1、所述A2以及所述A3為以下族群2中所列的基團之一： 其中，在所述族群2中，R3到R6獨立地是氫、羥基、甲氧基、乙氧基、鹵素、經取代或未經取代的C3到C30環烯基、經取代或未經取代的C1到C20烷基胺基、經取代或未經取代的C7到C20芳烷基、經取代或未經取代的C1到C20雜烷基、經取代或未經取代的C2到C30雜環烷 基、經取代或未經取代的C2到C30雜芳基、經取代或未經取代的C1到C4烷基醚基、經取代或未經取代的C7到C20芳基伸烷基醚基、經取代或未經取代的C1到C30鹵烷基或其組合。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之硬罩幕組成物，其中所述聚合物的重量平均分子量為1,000到200,000。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之硬罩幕組成物，其中所述聚合物以有機層組成物的總量計以0.1重量%到30重量%的量包含在內。
  10. 一種形成圖案的方法，包括：在基底上提供材料層；在所述材料層上塗覆如申請專利範圍第1項到第9項中任一項所述之硬罩幕組成物；熱處理所述硬罩幕組成物以形成硬罩幕層；在所述硬罩幕層上形成含矽薄層；在所述含矽薄層上形成光阻層；使所述光阻層曝光並且顯影以形成光阻圖案；使用所述光阻圖案選擇性地移除所述含矽薄層和所述硬罩幕層來暴露所述材料層的一部分；以及蝕刻所述材料層的暴露部分。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之形成圖案的方法，其中所述硬罩幕組成物使用旋塗式塗佈法塗覆。
  12. 如申請專利範圍第10項所述之形成圖案的方法，其中所述硬罩幕層通過在100℃到500℃下熱處理來形成。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之形成圖案的方法，其進一 步包括在形成所述光阻層之前形成底部抗反射塗層。
  14. 如申請專利範圍第10項所述之形成圖案的方法，其中所述含矽薄層包括氮氧化矽。
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