[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)所示的抗蚀剂下层膜单体、聚合物以及溶剂，式(1)中，Ar₁表示碳原子数为6‑30的芳基，R₁表示碳原子数为1‑6的烷基或碳原子数为6‑30的芳基。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、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

在半导体制造中，一直以来都是通过对光致抗蚀剂的光刻来实现细微加工。随着对光致抗蚀剂分辨率的要求越来越高，光致抗蚀剂的曝光波长不断缩短，由紫外光谱向以下方向转移：G线(436nm)→I线(365nm)→KrF(248nm)→ArF(193nm)→F₂(157nm)→极紫外光EUV，但是源于曝光光源波长的分辨率实际上已接近极限。

另外，由于刻蚀图案的尺寸随着半导体装置的小型化和高度集成化而迅速减小，为防止光致抗蚀剂图案在显影之后坍塌，故而要求光致抗蚀剂层的厚度减小。然而，薄的光致抗蚀剂层很难提供足够刻蚀选择性来刻蚀待刻蚀层，因此，需要在待刻蚀层与光致抗蚀剂层之间引入具有高耐刻蚀性的无机膜或有机膜，该层膜称为“抗蚀剂下层膜”或“硬掩膜”。通常来说，无机抗蚀剂下层膜的材质为氮化硅、氮氧化硅、多晶硅、氮化钛、无定型碳等，一般由化学气相沉积法制备。虽然通过化学气相沉积形成的抗蚀剂下层膜在耐刻蚀性方面具有优异的表现，但也存在诸多问题，例如出现颗粒、在跨度大的部分出现空隙。为了解决这些问题，近年来提出了使用能够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。

为了获得上述旋涂抗蚀剂下层膜，要求形成该旋涂抗蚀剂下层膜的组合物具有高耐刻蚀性。同时，为了扩大硬掩膜的应用范围，可以通过旋涂法在预定图案上形成抗蚀剂下层膜，在这种情况下，需要抗蚀剂下层膜组合物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，而且还兼具有间隙填充特性和平坦化特性。

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

式(1)中，Ar₁表示碳原子数为6-30的芳基，R₁表示碳原子数为1-6的烷基或碳原子数为6-30的芳基。

进一步的，Ar₁选自如下组(1)所列基团中的至少一种：

组(1)。

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1-8中的至少一者：

本发明还提供了一种抗蚀剂下层膜组合物，其特征在于，所述抗蚀剂下层膜组合物含有上述抗蚀剂下层膜单体、聚合物以及溶剂。

进一步的，所述聚合物具有式(2)和/或式(3)所示的结构：

其中，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，R₂为氢原子、碳原子数为1-6的烷基或碳原子数为6-30的芳基，n为1-200的整数。

进一步的，Ar₂和Ar₃各自独立地选自化学式2-1～2-5中的至少一种：