[发明专利]一种抗蚀剂下层膜单体和组合物及图案形成方法

说明书

本发明属于光刻领域，具体涉及一种抗蚀剂下层膜单体和组合物及图案形成方法。所述抗蚀剂下层膜组合物含有式(1)所示的单体、式(2)和/或式(3)所示的聚合物、以及溶剂，其中，Ar₁、Ar₂、Ar₃和Ar₄各自独立地表示经取代或未经取代的碳原子数为6‑100的芳基；式(1)中，X表示碳原子为1‑6的亚烷基，R₁表示碳原子数为1‑6的烷基或碳原子数为6‑16的芳基，m为1‑4的整数；式(2)和式(3)中，R₂表示氢原子或碳原子数为6‑16的芳基，p和q各自独立为1‑200的整数。本发明提供的抗蚀剂下层膜组合物兼具有优异的耐刻蚀性能、耐热性、溶剂溶解性、间隙填充特征和平坦化特征。

技术领域

本发明属于光刻领域，具体涉及一种抗蚀剂下层膜单体和组合物及图案形成方法。

背景技术

随着半导体器件的小型化和集成化，要求在光刻工艺中光致抗蚀剂图案的线宽微细化。在微细的光致抗蚀剂图案的形成过程中，光致抗蚀剂与基底的接触面积变小，在光致抗蚀剂的厚度不减薄的情况下，光致抗蚀剂图案的纵横比(光致抗蚀剂的高度/光致抗蚀的线宽)变大，存在光致抗蚀剂图案在显影之后倒塌的问题，因此，为了解决该倒塌问题，期望光致抗蚀剂层薄膜化。针对这样的迫切期望，若仅进行光致抗蚀剂的薄膜化，则变得难以得到足以进行基板加工的抗蚀图案的膜厚。因此，不仅光致抗蚀剂需要具有掩膜功能，在光致抗蚀剂和要加工的半导体基板之间设置的抗蚀剂下层膜也需要具有在基板加工时的具有掩膜功能。

针对上述抗蚀剂下层膜，要求具有与光刻胶接近的干刻蚀速率的选择比、或具有比光刻胶小的干刻蚀速率的选择比、以及比半导体衬底小的干刻蚀速率的选择比。众所周知的是，通过在甲烷气体、乙烷气体、乙炔气体等的化学气相沉积形成的无定型碳材料可以作为具有高耐刻蚀性的材料。然而，从工艺与成本的观点出发，急需开发一种能够采用旋涂的有机抗蚀剂下层膜代替上述化学气相沉积的无机抗蚀剂下层膜，同时，为了扩大抗蚀剂下层膜的应用范围并保证能够通过旋涂法在预定图案上形成抗蚀剂下层膜层，要求形成该有机抗蚀剂下层膜的组合物具有高耐刻蚀性和热稳定性，对常规有机溶剂的良好溶解性，并具有间隙填充和平坦化的特性。

发明内容

本发明旨在提供一种新的抗蚀剂下层膜单体和组合物及图案形成方法，该抗蚀剂下层膜组合物不仅具有高耐刻蚀性和耐热性，对常规溶剂的良好溶解性，而且还兼具有间隙填充特性和平坦化特性。

本发明提供了一种抗蚀剂下层膜单体，所述抗蚀剂下层膜单体具有式(1)所示的结构：

式(1)中，Ar₁表示经取代或未经取代的碳原子数为6-100的芳基，X表示碳原子为1-6的亚烷基，R₁表示碳原子数为1-6的烷基或碳原子数为6-16的芳基，m为1-4的整数。

进一步的，Ar₁表示经取代或未经取代的碳原子数为6-50的芳基。

进一步的，Ar₁选自如下组(1)所列基团中的至少一种：

在组(1)中，R₃和R₄各自独立地表示氢原子、卤素或碳原子数为1-6的烷基。

进一步的，所述抗蚀剂下层膜单体选自如下化学式1-1～化学式1-7中的至少一者：

其中，R₁表示碳原子数为1-6的烷基或碳原子数为6-16的芳基。

本发明还提供了一种抗蚀剂下层膜组合物，其中，所述抗蚀剂下层膜组合物含有上述抗蚀剂下层膜单体、式(2)和/或式(3)所示的聚合物、以及溶剂；