[发明专利]高厚度旋涂式碳硬掩膜组合物及利用其的图案化方法

说明书

为了提供在半导体光刻工艺中有用的具有高厚度的硬掩膜组合物，本发明提供一种旋涂式硬掩膜组合物及对其组合物通过旋涂涂覆在被蚀刻层上部进行涂覆的工艺及进行烘烤工艺而形成硬掩膜层的图案化方法。根据本发明的硬掩膜，由优异的溶解度特性而具有表现出高厚度、能够承受多重蚀刻过程的高耐蚀刻性及优异的机械特性的效果。

技术领域

本发明涉及一种在半导体光刻工艺中有用的具有高厚度的硬掩膜组合物、及一种以优异的溶解度特性而能够实现高厚度的硬掩膜组合物和图案化方法。

背景技术

近来，伴随着半导体设备的小型化及集成化而需要实现细微图案，作为形成这种细微图案的方法，有效的是通过曝光设备的开发或追加工艺的导入的光致抗蚀剂图案的细微化。

作为增加半导体装置的集成密度、使得能够形成具有更细微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及光刻工艺的工具。

在制造半导体的工艺中，以往利用365nm波长的i-线(i-line)光源在半导体基板上形成图案，但是为了形成更细微的图案需要具有更小波长带的光源。

实际上，从KrF(248nm)开始，已经开发出利用ArF(198nm)，EUV(extreme ultraviolet-极紫外线，13.5nm)光源的光刻(lithography)技术，目前已商用化或正在商用化中，利用其能够实现更细微的波长。

随着图案的尺寸变小，为了防止光致抗蚀剂图案的崩塌现象，光致抗蚀剂的厚度变得越来越薄。由于无法利用变薄的光致抗蚀剂图案蚀刻被蚀刻层，因此在光致抗蚀剂层与被蚀刻层之间导入了耐蚀刻性优异的膜质，该膜质称为硬掩膜。硬掩膜工艺是指在利用光致抗蚀剂图案蚀刻硬掩膜而进行图案化后，利用硬掩膜的图案来蚀刻被蚀刻层的工艺。所述硬掩膜通过化学气相沉积法(Chemical vapor deposition，CVD)或旋涂法(Spin OnCoating)制造。

通过CVD法制造的硬掩膜，由于因使用沉积设备而导致初始成本的增加和工艺时间的增加、颗粒问题等缺点，还在继续着利用可旋涂材料而不是沉积进行硬掩膜工艺来减少成本和缩短工艺时间的努力。

与CVD法相比，使用旋涂法的硬掩膜工艺具有初期投资成本少、涂覆性均匀、能够容易地控制涂覆厚度、能够缩短工艺时间等优点。

另一方面，最近随着半导体工艺更加细微化，为了减少线宽，需要开发一种能够实现能够更高地制作硬掩膜层的高度的高厚度且具有优异的溶解性的改良的新型硬掩膜材料。

发明内容

要解决的技术问题

本发明涉及在半导体制造工艺中能够实现高厚度的利用旋涂式碳硬掩膜的图案化方法和组合物，其目的在于提供一种溶解度优异的硬掩膜组合物和一种利用该组合物的图案化方法。

解决问题的方案

根据本发明的一实施例，提供一种旋涂式碳硬掩膜组合物，其特征在于，具有由下述化学式1表示的结构且重量平均分子量为2,000至200,000。

[化学式1]

在上述式中，l、m和n分别为1≤l≤40，1≤m≤40，1≤n≤40的范围，

R₁包括氢(H)、羟基(OH)、中的任一个，

R₂包括中的任一个，

R₃包括中的任一个。

在上述式的R₁中，X₁至X₃₅各自独立地包括：氢、羟基、取代或未取代的C₁至C₃的烷基或它们的组合。