[发明专利]高耐蚀刻性旋涂式碳硬掩膜组合物以及利用该组合物的图案化方法

说明书

本发明为了提供有用于半导体光刻工艺的具有高耐蚀刻性的硬掩膜组合物，提供包含二苯并咔唑(dibenzo carbazole)聚合物的旋涂式硬掩膜组合物以及通过旋涂将该组合物进行涂敷于被蚀刻层上部的工艺以及烘烤工艺形成硬掩膜层的图案化方法，本发明的硬掩膜具有能够承受多重蚀刻(mutil etch)过程的高耐蚀刻性、优秀的溶解度特性以及机械特性的效果。

技术领域

本发明涉及有用于半导体光刻工艺的具有高耐蚀刻性的硬掩膜组合物，更详细地说涉及具有能够承受多重蚀刻(mutil etch)过程的高耐蚀刻性的二苯并咔唑(dibenzocarbazole)聚合物的硬掩膜组合物与图案化方法。

背景技术

近来，随着半导体器件的小型化和集成化，正在要求精细的图案，作为形成这种精细图案的方法，通过曝光设备的开发或者通过附加工艺的导入的光致抗蚀剂图案精细化非常有效。

作为增加半导体装置的集成密度并且形成具有更加微小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以及光刻工艺工具。

在制造半导体工艺中，过去使用波长为365nm的i线(i-line)光源在半导体基板上形成图案，但为了形成更加精细的图案需要具有更小波长带的光源。

实际上，从KrF(248nm)开始正在开发利用ArF(198nm)、EUV(extreme ultraviolet-极端紫外线，13.5nm)光源的光刻(lithography)技术，且目前已经商用化或者正在商用化，进而能够实现更加精细的波长。

随着图案尺寸变小，光致抗蚀剂的厚度逐渐变薄，以防止光致抗蚀剂图案的坍塌。使用变薄的光致抗蚀剂图案不能蚀刻被蚀刻层，因此在光致抗蚀剂层和蚀刻层之间导入具有优异的耐蚀刻性的膜，该膜被称为硬掩模。硬掩模工艺是指利用光致抗蚀剂图案蚀刻硬掩模进行图案化之后利用硬掩模的图案蚀刻被蚀刻层的工艺。所述硬掩膜由化学气相沉积(Chemical vapor deposition:CVD)方法或者旋涂(Spin On Coating)方法制造而成。

通过CVD方法制造的硬掩模膜具有由于使用蒸发器而出现的初始成本增加以及处理时间增加、颗粒问题等的缺点，因为这些缺点硬掩膜工艺正在利用可旋涂的材料而非沉积的材料，以持续努力缩短工艺时间。

旋涂法的硬掩膜工艺相比于CVD法具有初期投资成本低、涂敷均匀、容易控制涂敷厚度以及能够缩短工艺时间的优点。

另一方面，随着近年来半导体工艺变得更精细，线宽变得更窄，而高度保持不变或变得相对变高，使得图案的纵横比变高。随着硬掩模层的高度增加，在蚀刻工艺期间出现诸如弯曲(bowing)现象的问题，而且因为蚀刻的选择比不足而难以正常执行掩模功能。因此，正在要求改善蚀刻性的新的硬掩膜材料。

发明内容

(要解决的问题)

本发明涉及半导体制造工艺中的利用旋涂碳硬掩膜的高抗蚀性图案化方法以及组合物，目的在于提供蚀刻选择性高、对多次蚀刻具有足够的耐受性以及溶解性优秀的硬掩膜组合物以及利用该组合物的图案化方法.

(解决问题的手段)

根据本发明的一实施例，一种旋涂式硬掩膜组合物，具有由所述化学式1表示的二苯并咔唑(dibenzo carbazole)衍生物聚合物，并且重均分子量为3,000至8,000；

(化学式1)

在所述化学式中，l、m以及n的范围分别在1≤l≤20、1≤m≤20、1≤n≤20；

R1包含氢(H)、中的任何一种；R2包含中的任何一种；R3包含中的任何一种。