CN101185030B - 抗反射硬掩模组合物及其使用方法 - Google Patents

抗反射硬掩模组合物及其使用方法 Download PDF

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Abstract

提供了用于平版印刷工艺中的具有抗反射性能的硬掩模组合物，使用该组合物的方法，和通过该方法制造的半导体装置。本发明的抗反射硬掩模组合物包含：a)聚合物组分，其包含第一单体单元和第二单体单元，其中所述第一单体单元和所述第二单体单元均包含芳基，且其中所述第一单体单元和所述第二单体单元中的至少一种包含酚基；b)交联组分；和c)酸性催化剂。

Description

抗反射硬掩模组合物及其使用方法
技术领域
本发明涉及在平版印刷工艺中有用的具有抗反射性能的硬掩模组合物，且更具体地，涉及包含聚合物的硬掩模组合物，该聚合物在电磁波谱的短波长区域(例如，157、193和248nm)具有强吸收。
背景技术
由于对较小型微电子装置的不断需求，需要减小在微电子和其它相关产业中结构形状的尺寸。为此目的，有效的平版印刷技术对于获得微电子结构尺寸的减小是重要的。
传统的平版印刷工艺包括构图式(pattern-wise)辐射曝光光增感抗蚀剂(resist)，以形成构图的抗蚀剂层。然后，通过使曝光的抗蚀剂层与合适的显影物质(例如，碱性显影水溶液)接触，去除抗蚀剂图案的某些部分，来显影所得的图像。然后，可通过抗蚀剂中的开口蚀刻抗蚀剂下面的材料，将图案转移至下面的基底。转移图案后，可将抗蚀剂的剩余部分去除。
为在平版印刷中获得较好的分辨率，可使用抗反射涂层(ARC)，来最小化成像层(如光增感抗蚀剂)与下层间的反射率。然而，在一些平版印刷成像工艺中，抗蚀剂不提供足够的抗蚀性来有效地将希望的图案转移到抗蚀剂下面的层。因此，所谓的硬掩模层可用作构图的抗蚀剂层与待构图的下面的材料间的中间层。硬掩模层从构图的抗蚀剂层接收图案，应该能够经受得住所需的蚀刻工艺，该蚀刻工艺将图案转移至下面的材料。
尽管大量的硬掩模材料是已知的，但仍需要改进硬掩模组合物。由于传统的硬掩模材料常常难以涂布到基底上，可能需要使用化学和物理蒸气沉积，特殊溶剂和/或高温烘焙。需要可通过旋涂技术涂布的硬掩模组合物，该组合物的涂布不需要高温烘焙。可容易地选择性地蚀刻到上面的光致抗蚀剂，同时对构图下面的层所需的蚀刻工艺具有耐性的硬掩模组合物也是需要的。还需要提供优越的储存性能并避免与成像抗蚀剂层间的不希望的相互作用的硬掩模组合物。还需要在较短波长处，如157、193和247nm对辐射尤其具有耐性的硬掩模组合物。
发明内容
技术方案
在本发明的一些实施方案中，抗反射硬掩模组合物包含：
a)聚合物组分，其包含第一单体单元和第二单体单元，其中，所述第一单体单元和所述第二单体单元均包含芳基，且其中所述第一单体单元和所述第二单体单元中的至少一种包含酚基；
b)交联组分；和
c)酸性催化剂。
在一些实施方案中，第一单体单元包含芴基或亚芴基，并且第二单体单元包含酚基。
在一些实施方案中，第一单体单元具有式I的结构。
Figure S2006800185730D00021
且第二单体单元具有式II的结构。
Figure S2006800185730D00031
其中
R1和R2可以各自独立地为氢或烷基；
R3和R4可以各自独立地为氢、交联官能团、发色团或它们的任意组合；
R5可为亚烷基、苯基二亚烷基、苯基亚烷基或它们的任意组合；
并且m和n是正整数。
在本发明的一些实施方案中，在基底上形成构图材料层的方法包括
(a)在材料层上形成抗反射硬掩模层，其中所述的硬掩模层包括上述的组合物；
(b)在所述抗反射层上形成对辐射敏感的成像层；
(c)辐射曝光所述成像层；
(d)显影所述成像层和所述抗反射层，以露出一部分所述材料层；和
(e)蚀刻所述材料层的露出部分。
此外，在本发明的一些实施方案中，提供了根据本发明方法制造的半导体集成电路。
具体实施方式
下面更充分地描述了本发明。然而，可以许多不同的形式体现本发明，不应认为本发明限于这里阐述的实施方案。相反，提供这些实施方案是为了使本公开更全面和充分，并将本发明的范围充分地表达给本领域技术人员。
应理解，当提到一个元件或层在另一元件或层“之上”时，它能直接在其它元件或层上，连接到或耦合到其它元件或层，或者，也可存在插入元件或层。相反，当提到元件“直接在另一元件或层上”，“直接连接”或“直接耦合”到另一元件或层时，没有插入元件或层存在。在全文中，相同的标号指代相同的元件。如本申请所用，术语“和/或”包括一个或多个所列相关条目的任意和所有组合。
应理解，尽管在文中可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、组分、区域、层和/或部分，这些元件、组分、区域、层和/或部分不应受这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件、组分、区域、层或部分与另一元件、组分、区域、层或部分区分开来。因此，下面讨论的第一元件、组分、区域、层或部分能称作第二元件、组分、区域、层或部分，而不偏离本发明的教导。
本申请使用的术语用于描述特定的实施方案，不意在限制本发明。如本申请所用，单数形式的“一”、“一个”和“该”也意在包括复数形式，除非文中另有明确指明。还应该理解，当用在本说明书中时，术语“包括”和/或“包含”说明一定的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组分的存在，但不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、组分和/或它们的组合的存在或加入。
除非另有限定，本申请使用的所有术语(包括技术和科技术语)与本发明所属领域普通技术人员的通常理解具有相同意义。还应理解，术语，如在通常使用的词典里限定的术语，应被解释为具有与相关领域文章中的意义一致的意义，不应用理想化或过度形式化的意义解释，除非在本申请中清楚地如此限定。
如本申请所用：
术语“环氧”指的是官能团，其中氧原子与已经形成环系统的一部分的两个碳原子直接相连，或与链的两个碳原子相连。
术语“ 酯”指的是-C(＝O)OR基，其中如本申请限定，R是烷基或芳基。
术语“烷氧基”指的是-OR基，其中如本申请限定，R是烷基或芳基。
术语“酚基”指的是-Ph-OH基，其中Ph是苯基。酚的羟基可位于环的任意位置(即，邻、间或对位)，且如本申请限定，苯环可进一步被例如羟基，环氧基，酯，烷氧基或烷基取代。
术语“烷基”和“亚烷基”指的是具有1至12个碳原子的一价或二价(分别地)直链的、支链的或环状的烃基。在一些实施方案中，烷基(亚烷基)可为“低级烷基(亚烷基)”，其中所述烷基(亚烷基)具有1至4个碳原子。例如，低级烷基可包括甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基和异丁基，而低级亚烷基可包括亚甲基(-CH2-)、亚乙基(-CH2CH2-)、亚丙基(-CH2CH2CH2-)、亚异丙基(-CH(CH3)2-)、亚丁基(-CH2CH2CH2CH2-)、亚异丁基(-C(CH3)2CH2-)等。
术语“芳基”和“亚芳基”指的是一价或二价(分别地)芳基，其可任选包括1至3个另外的稠合至其上的环(例如环烷基)。芳基(亚芳基)环可是未被取代或由如下基团取代，所述基团例如是卤素、烷基、芳基、酯、烷氧基、环氧基、烯丙基和/或羟基，或发色团或交联官能团中的一个或多个(例如，一个、两个或三个)。典型的芳基可包括苯基、联苯基和羟基苯基等。
术语“苯基亚烷基”指的是由苯基取代的亚烷基，如本申请所限定。苯环也可被例如羟基、环氧基、酯、烷氧基或烷基取代，如本申请所限定。典型的苯基亚烷基包括苯基亚甲基(-CH(Ph)-)和羟基苯基亚烷基。术语“羟基苯基亚烷基”指的是由羟基苯基取代的亚烷基，如本申请所限定。典型的羟基苯基亚烷基包括羟基苯基亚甲基(-CH(Ph-OH)-)和羟基苯基亚乙基(-CH2CH(Ph-OH)-)等。羟基苯基亚烷基的羟基可连接在苯环的任意位置(即，邻、间或对位)。
术语“苯基二亚烷基”指的是式-R1-Ph-R2-的基团，其中R1和R2各自独立地为亚烷基，如本申请所限定，且Ph是二价亚苯基(-C6H4-)。亚烷基可连接在亚苯环上的任意位置，且该环可进一步被例如酯、烷氧基、环氧基、烷基或羟基(-OH)取代。典型的苯基二亚烷基可包括苯基二亚甲基(-CH2-C6H4-CH2-)和苯基二亚乙基(-CH2CH2-C6H4-CH2CH2-)等。
术语“芳基”指的是具有4n+2π-电子的平面环状结构，其中n是非负整数。芳环可任选地被取代，例如被烷基、苯基、酯、烷氧基、环氧基或羟基，或发色团或交联官能团取代。典型的芳基可包括苯基(亚苯基)和萘基(亚萘基)。包含芳基的典型的基团包括苯基亚烷基、苯基二亚烷基、酚、芴基(亚芴基)等。
术语“芴基(亚芴基)”指的是以下化合物的一价(或二价)基团：
Figure S2006800185730D00061
可在芴环的任意位置连接芴基(亚芴基)，且芴基(亚芴基)可任选地被取代，例如被烷基、苯基、酯、烷氧基、环氧基或羟基、或发色团或交联官能团取代。
术语“聚合物组分”指的是包括所列举的单体单元的聚合物或聚合物的混合物。因此，聚合物组分可仅包含一种聚合物或共聚物，或者它可为多于一种的聚合物或共聚物的混合物。例如，聚合物组分可包含第一聚合物，该第一聚合物包含式I的单体单元，可为均聚物(或主要由式I的单体单元组成的聚合物)或为与另一单体单元的共聚物(嵌段或无规)，并且第二聚合物可包含式II的单体单元，可为均聚物(或主要由式II的单体单元组成的聚合物)或为与另一单体单元的共聚物。或者，聚合物组合物可包含这样的聚合物，该聚合物包含式I的单体单元和式II的单体单元，可为嵌段或无规共聚物，且可具有或不具有其它单体单元。在一些实施方案中，聚合物组分包括不含有式I单体单元或式II单体单元的其它聚合物。在其它实施方案中，聚合物组分仅包含含有式I单体单元和/或式II单体单元的聚合物。
术语“交联组分”指的是化合物或聚合物等，其可与本发明聚合物的交联官能团反应以交联聚合物。交联可在一种类型的聚合物间形成，或者在不同类型的聚合物链间形成。典型的交联组分可包括醚化的氨基树脂，如甲基化的三聚氰胺树脂和丁基化的三聚氰胺树脂(例如N-甲氧基甲基或N-丁氧基甲基三聚氰胺树脂(可购自CytecIndustries，Inc.))；醚化的氨基树脂，如甲基化的脲醛树脂和丁基化的脲醛树脂(例如Cymel U-65和UFR80)；甲基化/丁基化的甘脲化合物(例如Powderlink 1174(Cytec Industries，Inc.))；在加拿大专利No.1,204,547中描述的化合物，通过引用的方式将其并入本文；2，6-双(羟基甲基)-对甲酚；在日本专利公开No.1-293339中描述的化合物和双环氧基化合物。
术语“酸性催化剂”指的是任意已知的酸性催化剂，在一些实施方案中可以是普通的有机酸，如对甲基苯磺酸一水合物。此外，在一些实施方案中，酸性催化剂可以是酸产生剂(acid generator)，在某些条件下由其产生酸。例如，酸性催化剂可以是热酸产生剂(TAG)，在热处理时由其产生酸。典型的TAG可包括对甲基苯磺酸吡啶盐、2，4，4，6-四溴环己二烯醇、甲苯磺酸安息香酯、甲苯磺酸2-硝基苄基酯和其它的有机磺酸的烷基酯。在一些实施方案中，可使用光酸产生剂(PAG)作为酸性催化剂，当用特定辐射源辐射时由其产生酸。典型的PAGs可包括美国专利Nos.5,886,102和5,939,236中描述的那些，通过引用的方式将它们都并入本文。
术语“交联官能团”指的是本发明实施方案聚合物的可与交联组分反应以交联聚合物的官能团。典型的交联官能团可包括羟基和环氧基。
术语“发色团”指的是任意适合的发色团。典型的发色团包括苯基、苯并菲基、芘基、荧蒽基、蒽酮基、二苯甲酮基、噻吨酮基、蒽基和作为发色团的蒽基衍生物。典型的蒽基衍生物可包括9-蒽基甲醇。在一些实施方案中，发色团不含氮，且在其它实施方案中，仅有的氮以减活化的氨基氮的形式出现，如酚噻嗪。
短语“它们的任意组合”指的是存在两种或多种所列举的组分的实施方案。当术语“它们的任意组合”用于一些可能组分时，例如，酸性催化剂，意思是可组合使用两种或多种所列举的酸性催化剂。而且，当该短语用于描述一些所列举的官能团时，其意思是包括如果可应用的话，所有官能团均独立存在的实施方案，且还包括组合使用这些官能团的实施方案。例如，“亚烷基、苯基二亚烷基、苯基亚烷基或它们的任意组合”的列表指的是这些取代基的任意适合的组合，包括，例如，包括苯基二亚烷基和苯基亚烷基的组合。
在本发明的一些实施方案中，抗反射硬掩模组合物包括：
a)聚合物组分，其包含第一单体单元和第二单体单元，其中，所述第一单体单元和所述第二单体单元均包含芳基，且其中所述第一单体单元和所述第二单体单元中的至少一种包含酚基；
b)交联组分；和
c)酸性催化剂。
在一些实施方案中，第一单体单元包含芴基且第二单体单元包含酚基。
在一些实施方案中，第一单体单元具有式I的结构，
Figure S2006800185730D00091
且第二单体单元具有式II的结构，
Figure S2006800185730D00092
其中
R1和R2均可独立地为氢或烷基；
R3和R4均可独立地为氢、交联官能团、发色团或它们的任意组合；
R5可为亚烷基、苯基二亚烷基、苯基亚烷基或它们的任意组合；
并且m和n是正整数。
在一些实施方案中，聚合物组分的第一聚合物包含式I的单体单元且聚合物组分的第二聚合物包含式II的单体单元。在其它实施方案中，聚合物组分的聚合物同时包含式I的单体单元和式II的单体单元。
在一些实施方案中，m和n各自独立地在1至约190的范围内。
在一些实施方案中，R1和R2各自独立地为氢或甲基；R3和R4可各自独立地为氢、交联官能团或发色团；且R5可为亚甲基、苯基二亚甲基、苯基亚甲基和羟基苯基亚甲基。
在本发明的一些实施方案中，抗反射硬掩模组合物包含约1重量％至约20重量％的聚合物组分；约0.1重量％至约5重量％的交联组分；和约0.001重量％至约0.05重量％的酸性催化剂。组合物的剩余重量百分比可包括溶剂，优选有机溶剂，和/或表面活性剂。代表性的溶剂可包括丙二醇单甲醚醋酸酯(PGMEA)和其它通常与抗蚀剂一起使用的溶剂。
在一些实施方案中，聚合物组分包含比例在约1∶99至约99∶1范围内的第一单体单元和第二单体单元。
在本发明的一些实施方案中，包含第一单体单元的聚合物具有约1,000至约30,000范围内的重均分子量。在一些实施方案中，包含第二单体单元的聚合物具有约1,000至约30,000范围内的重均分子量。
在一些实施方案中，发色团部分可为例如以下的官能团：苯基、苯并菲基、芘基、荧蒽基、蒽酮基、二苯甲酮基、噻吨酮基、蒽基、蒽基衍生物或它们的任意组合。
在一些实施方案中，交联组分可为三聚氰胺树脂、氨基树脂、甘脲化合物、双环氧基化合物或它们的任意组合。
酸性催化剂可催化交联组分与本发明实施方案聚合物的交联官能团。在一些实施方案中，酸性催化剂可为对甲基苯磺酸一水合物、对甲基苯磺酸吡啶鎓、2，4，4，6-四溴环己二烯醇、有机磺酸的烷基酯或它们的任意组合。在一些实施方案中，有机磺酸的烷基酯可包括甲苯磺酸安息香酯、甲基苯磺酸-2-硝基苄基酯或它们的任意组合。
在本发明的一些实施方案中，在基底上形成构图的材料层的方法包括：
(a)在材料层上形成抗反射硬掩模层，其中所述硬掩模层包括本发明实施方案的组合物。
(b)在所述抗反射层上形成对辐射敏感的成像层；
(c)辐射曝光所述成像层；
(d)显影所述成像层和所述抗反射层，以露出一部分所述材料层；和
(e)蚀刻所述材料层的露出部分。
在本发明的一些实施方案中，可根据以下步骤实施该方法。首先，可通过本领域中已知的任意技术在硅基底上形成待构图的材料(例如，铝或氮化硅)。在具体的实施方案中，待构图的材料可以是导电的，半导电的，磁性的或绝缘的。然后，根据本发明实施方案的硬掩模组合物可旋涂到所述材料上。在一些实施方案中，可旋涂组合物，使其厚度在约500
Figure 2006800185730_0
到约4000
Figure 2006800185730_1
的范围内。然后，可烘焙该硬掩模组合物，例如在约100℃至约300℃的温度范围内进行烘焙，并且在一些实施方案中，烘焙时间在约10秒至约10分钟的范围内，以形成硬掩模层。然后，可在硬掩模层上形成对辐射敏感的成像层。然后可通过辐射曝光一部分抗蚀剂，来显影成像层，以在成像层上形成图案。然后可选择性地去除成像层和抗反射硬掩模层以露出一部分材料层。然后可实施蚀刻。在一些实施方案中，使用气体，例如CHF3/CF4混合物实施干蚀刻。在构图的材料层形成后，可使用普通的光致抗蚀剂剥离器(stripper)去除抗蚀剂的剩余部分。
因此，本发明的硬掩模组合物和所得的平版印刷结构可用在半导体制造中的集成电路装置的制造和设计中。本发明实施方案的组合物和方法可用在，例如，构图的材料结构的形成中，如，金属布线，用于接触和偏压的孔，绝缘部分(例如带波形花纹的沟槽和浅沟槽隔离)和电容器结构的沟槽。因此，在本发明的一些实施方案中，提供了根据本发明方法制造的半导体集成电路。
实施本发明的方式
将参照下面的实施例更详细地描述本发明。然而，这些实施例是用于说明本发明，而不应认为是限制本发明的范围。
实施例
实施例1：化合物(1)的合成
Figure S2006800185730D00121
向配备了机械搅拌器、冷凝管、300ml滴液漏斗、氮气进气管的1L四口烧瓶中加入28.03g(0.08mol)4，4-(9-亚芴基)二苯酚和0.3g对甲基苯磺酸溶解在200g g-丁内脂中的溶液，并在磁性搅拌器的搅拌下在油浴中加热，同时供应氮气。当反应溶液的内部温度达到100℃时，通过滴液漏斗用30分钟缓慢滴入5.27g(0.065mol)的37重量％的甲醛水溶液，使反应混合物反应12小时。反应完成后，将反应器冷却至室温，然后向反应溶液中加入甲胺酮(methylamineketone，MAK)，直到反应溶液的浓度为20％重量份。使用3L的分液漏斗，用水洗涤该溶液三遍，然后用蒸发器浓缩。使用MAK和甲醇稀释所得的溶液，形成含MAK和甲醇(重量比为4∶1)的15重量％的溶液。将该溶液装入3L的分液漏斗，然后与正庚烷合并，以去除低分子量材料和/或单体，这样，得到希望的酚醛树脂(Mw＝4000，n＝10-11)。
实施例2：化合物(2)
Figure S2006800185730D00131
化合物2，从Electronic Technologies购得P10E，(Mw＝12,300)。对比例1：化合物(3)的合成
Figure S2006800185730D00132
向配备了机械搅拌器、冷凝管、300ml滴液漏斗、氮气进气管的1L四口烧瓶中加入7.52g(0.08mol)苯酚和0.3g对甲基苯磺酸溶解在200g g-丁内脂中的溶液，并在磁性搅拌器的搅拌下在油浴中加热烧瓶，同时供应氮气。当反应溶液的内部温度达到100℃时，通过滴液漏斗用30分钟缓慢滴入5.27g(0.065mol)的37重量％的甲醛水溶液，使反应混合物反应12小时。反应完成后，将反应器冷却至室温，然后向反应溶液中加入MAK，直到反应溶液的浓度为20％重量份。使用3L的分液漏斗，用水洗涤该溶液三遍，然后用蒸发器浓缩。使用MAK和甲醇稀释所得的溶液，形成含MAK和甲醇(重量比为4∶1)的15重量％的溶液。将该溶液装入3L的分液漏斗，然后与正庚烷合并，以去除低分子量材料和/或单体，这样，得到希望的酚醛树脂(Mw＝6000，n＝55-56)。
实施例3
将0.8g实施例1中制备的聚合物，0.2g由下列重复结构单元表示的低聚交联剂(Powderlink 1174)，和2mg对甲基苯磺酸吡啶鎓溶解在9g丙二醇单乙醚醋酸酯(PGMEA)中得到反应溶液，然后过滤该溶液制备样品溶液。
实施例4
将0.64g实施例1中制备的聚合物，0.16g实施例2中制备的聚合物，0.2g交联剂(Powderlink 1174)，和2mg对甲基苯磺酸吡啶鎓溶解在9g PGMEA中得到反应溶液，然后过滤该溶液制备样品溶液。
对比例2
将0.8g对比例1中制备的聚合物，0.2g交联剂(Powderlink1174)，和2mg对甲基苯磺酸吡啶鎓溶解在9g PGMEA中得到反应溶液，然后过滤该溶液制备样品溶液。
实施例5
使用旋涂工艺将实施例3、4和对比例2中制备的每一样品均涂布到硅晶片上，然后在200℃烘焙60秒，形成1500
Figure 2006800185730_2
厚的膜。
实施例6
对实施例5中制备的每个膜均测量折射率(n)和消光系数(k)。为此，使用椭偏仪(Ellipsometer，从J.A.Woollam Co.，Inc.购得)。结果在下表1中列出。
表1
  形成膜的样品     光学性质(193nm)     光学性质(248nm)
 n(折射率)   k(消光系数) n(折射率) k(消光系数)
  实施例3  1.45    0.81  1.99  0.28
  实施例4  1.43    0.80  2.00  0.27
  对比例2  1.29    0.74  2.01  0.05
实施例7
使用旋涂工艺将实施例3、4和对比例2中制备的每一样品均涂布到涂布了铝的硅晶片上，然后在200℃烘焙60秒，形成1500
Figure 2006800185730_3
厚的膜。
实施例8
用KrF光致抗蚀剂涂布实施例7中制备的每个膜，在110℃烘焙60秒，用曝光仪器(ASML XT：1400，NA0.93)曝光，然后用氢氧化四甲铵(TMAH)(2.38重量％的水溶液)显影。随后，使用FE-SEM观察90nm尺寸的线条和空间图案。结果在下表2中列出。测量EL(曝光宽容度，Expose Latitude)极限(margin)，其根据曝光量变化，和DoF(对焦深度，Depth of Focus)极限，其根据与光源的距离变化。结果在下面表2中列出。
表2
  形成膜的样品   图案性能
  EL极限(DmJ/曝光能量mJ) DoF极限(mm)
  实施例3   0.1   0.1
  实施例4   0.2   0.2
  对比例2   0   0
实施例9
使用CHF3和CF4的气体混合物干蚀刻实施例8中构图的每个样品，然后使用BCl3和Cl2的气体混合物进一步干蚀刻。最后，使用O2气去除所有的剩余有机物，并使用FE-SEM观察样品的截面。在下面表3中列出结果。
表3
    形成膜的样品     蚀刻图案的性能
    实施例3     不规则地垂直的
    实施例4     垂直的
    对比例2     锥形的
实施例10
使用CHF3和CF4的气体混合物干蚀刻实施例5中制备的每个样品。测量在蚀刻工艺之前与之后的厚度差别。在下面表4中列出结果。
表4
    形成膜的样品 CHF3/CF4气体蚀刻速率(nm/min)
    实施例3     95
    实施例4     92
    对比例2     170
实施例11
使用旋涂工艺将实施例3、4和对比例2中制备的每一样品均涂布到涂布了SiN(氮化硅)的硅晶片上，然后在200℃烘焙60秒，形成1500厚的膜。
实施例12
用ArF光致抗蚀剂涂布实施例11中制备的每一个膜，在110℃烘焙60秒，使用ArF曝光仪器ASML1250(FN70 5.0活性，NA0.82)曝光，然后用TMAH(2.38重量％的水溶液)显影。随后，使用FE-SEM观察80nm尺寸的线条和空间图案。结果在下面表5中列出。测量EL极限，其根据曝光量变化，和DoF极限，其根据与光源的距离变化。结果在下面表5中列出。
表5
形成膜的样品  图案性能
 EL极限(DmJ/曝光能量mJ)   DoF极限(mm)
实施例3  0   0
实施例4  0.1   0.2
对比例2  0   0
实施例13
使用CHF3和CF4的气体混合物干蚀刻实施例12中构图的每个样品，然后使用具有不同比例的CHF3和CF4的气体混合物进一步干蚀刻。最后，使用O2气去除所有的剩余有机物，并使用FE-SEM观察样品的截面。在下面表6中列出结果。
表6
 形成膜的样品  蚀刻图案的形状
 实施例3  无图案
 实施例4  垂直的
 对比例2  锥形的
工业应用
从上面的描述可明显看出，本发明的组合物可提供具有优良光学性能、优越的机械性能和高蚀刻选择性的硬掩模层。此外，在一些实施方案中，可通过旋涂技术容易地涂布所述组合物。而且，在一些实施方案中，所述组合物可具有优越的存储期限且几乎不含有或不含有酸污染。
尽管为了说明的目的已经公开了本发明的优选实施方案，但本领域技术人员将理解，可进行各种修改、添加和取代，而不脱离如随附权利要求中所公开的本发明的范围和精神。

Claims (7)

1.一种抗反射硬掩模组合物，包含：
a)1重量％至20重量％的聚合物组分，其包含第一聚合物和第二聚合物，其中
第一聚合物包含具有式(I)结构的第一单体单元，且第一聚合物的重均分子量在1,000至30,000的范围内，和第二聚合物包含具有式(II)结构的第二单体单元，且第二聚合物的重均分子量在1,000至30,000的范围内，
Figure FSB00000697005100011
其中，R1和R2各自独立地选自氢和甲基；
R3和R4各自独立地选自氢、交联官能团、发色团和它们的任意组合，其中所述交联官能团包括羟基和环氧基，所述发色团是选自以下的官能团：苯基、苯并菲基、芘基、荧蒽基、蒽酮基、二苯甲酮基、噻吨酮基、蒽基、蒽基衍生物和它们的组合；
R5选自亚甲基、苯基二亚甲基、苯基亚甲基、羟基苯基亚甲基；并且m和n各自独立地是1至190范围内的正整数
b)0.1重量％至5重量％的交联组分；和
c)0.001重量％至0.05重量％的酸性催化剂；
其中所述组合物的剩余重量百分比任选包括溶剂和/或表面活性剂。
2.权利要求1的组合物，其中所述第一单体单元包含芴基或亚芴基，并且所述第二单体单元包含酚基。
3.权利要求1的组合物，其中所述溶剂是有机溶剂。
4.权利要求1的组合物，其中所述交联组分选自三聚氰胺树脂、氨基树脂、甘脲化合物、双环氧化合物和它们的任意组合。
5.权利要求1的组合物，其中所述酸性催化剂选自对甲基苯磺酸一水合物、对甲基苯磺酸吡啶鎓、2，4，4，6-四溴环己二烯醇、有机磺酸的烷基酯和它们的任意组合。
6.权利要求5的组合物，其中所述有机磺酸的烷基酯选自甲苯磺酸安息香酯、甲苯磺酸-2-硝基苄基酯和它们的任意组合。
7.一种在基底上形成构图的材料层的方法，包括
(a)在材料层上形成抗反射硬掩模层，其中所述抗反射硬掩模层包含根据权利要求1的组合物；
(b)在所述抗反射硬掩模层上形成对辐射敏感的成像层；
(c)辐射曝光所述对辐射敏感的成像层；
(d)显影所述对辐射敏感的成像层和所述抗反射硬掩模层，以露出一部分所述材料层；和
(e)蚀刻所述材料层的露出部分。
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