TW201441181A - 抗蝕劑底層組成物、圖案形成方法及含有該圖案的半導體積體電路裝置 - Google Patents

抗蝕劑底層組成物、圖案形成方法及含有該圖案的半導體積體電路裝置 Download PDF

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Abstract

揭露一種抗蝕劑底層組成物，抗蝕劑底層組成物包括化合物與溶劑，化合物包含由下列化學式1表示的部分。□在上述的化學式1中，A1、A2、B1、R1、R2與實施方式中所定義的相同。

Description

抗蝕劑底層組成物、圖案形成方法及含有該圖案的半導體積體電路裝置 【相關申請案之交互參考】
本申請案主張於2013年4月25日向韓國智慧財產局所申請之韓國專利第10-2013-0046363號申請案的優先權及權益，其整體內容併入本文做為參考。
揭露一種抗蝕劑底層組成物、一種使用所述抗蝕劑底層組成物的圖案形成方法，以及包括所述圖案的半導體積體電路裝置。
近來，半導體工業發展了圖案尺寸在數奈米至數十奈米的超微細技術(ultra-fine techenique)。此種超微細技術本質上需要有效的微影技術(lithographic technique)。
典型的微影技術包括於半導體基底上提供材料層，在所 述材料層上塗佈光阻層，對所述光阻層進行曝光與顯影以提供光阻圖案，並利用所述光阻圖案做為罩幕蝕刻所述材料層。
如今，當要形成小尺寸圖案時，僅依靠上述之典型的微影技術難以提供具有優良輪廓的微細圖案(fine pattern)。因此，可於待蝕刻的材料層與光阻層之間形成被稱為硬罩幕層(hard mask layer)的一層以提供微細圖案。
另一方面，近來提出以旋塗法(spin-on coating method)代替化學氣相沉積法(chemical vapor deposition，CVD)來形成硬罩幕層。
硬罩幕層在選擇性蝕刻製程中扮演將光阻的微細圖案轉印至材料層的中間層角色。因此，硬罩幕層在多重蝕刻製程中必須具有抗蝕刻性以及抗化學性，並且具有形成抗反射阻隔膜(anti-reflective barrier film)的光學性質。
本發明的一實施例提供一種能夠改善抗蝕刻性以及抗化學性的抗蝕劑底層組成物。
本發明的另一實施例提供一種使用硬罩幕組成物的圖案形成方法。
本發明的又一實施例提供一種包括使用所述方法形成的圖案的半導體積體電路裝置。
根據本發明的一實施例，提供一種包括化合物與溶劑的 抗蝕劑底層組成物，所述化合物包含由下列化學式1表示的部分。
在上述的化學式1中，A1和A2各自獨立地是選自下列族群1中的一種，B1是選自下列族群2中的一種，以及R1和R2各自獨立地是選自下列的一種：氫、羥基(hydroxy group)、經取代或未經取代之碳數為1至10之烷基(alkyl group)、經取代或未經取代之碳數為6至10之芳香基(aryl group)、丙烯基(allyl group)、鹵素(halogen)、以及被至少一金屬元素、磷、硫或硒取代的碳數為1至10之烷氧基(alkoxy group)。
[族群1]
在族群1中，M1與M2各自獨立地是金屬元素、金屬錯合物、碳、氮、磷、硫、硒、氫或其組合。
在上述的化學式1中，A1和A2各自獨立地是選自族群1中的一種，A1和A2至少其一是族群1中的M1或M2，並且包括金屬元素、金屬錯合物、磷、硫、硒或其組合。
[族群2]
所述金屬可以是鹼金屬、鹼土金屬、過渡金屬或後過度金屬。
所述金屬可以是鈧(Sc)、鈦(Ti)、釩(V)、鉻(Cr)、錳(Mn)、鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鋯(Zr)、鉬(Mo)、銀(Ag)、鎘(Cd)、鉑(Pt)、金(Au)、鉿(Hf)、鑪(Rf)或錀(Rg)。
所述化合物可包含由下列化學式2表示的部分。
在上述的化學式2中，A1、A2以及A3各自獨立地是選自下列族群1中的一種，B1和B2各自獨立地是選自下列族群2中的一種，R1和R2各自獨立地是氫、羥基、經取代或未經取代之碳 數為1至10之烷基、經取代或未經取代的碳數為6至10之芳香基、丙烯基、鹵素、以及被至少一金屬元素、磷、硫或硒取代的碳數為1至10之烷氧基，1n<750，1m<750，並且m+n滿足2m+n<1,500。
所述化合物的重量平均分子量可為1,000至200,000。
所述化合物的含量可為0.01重量百分比至50重量百分比，基於100重量百分比的所述溶劑。
所述溶劑可包括選自下列的至少一種：丙二醇甲醚醋酸酯(propylene glycol monomethyl ether acetate，PGMEA)、丙二醇甲醚(propylene glycol monomethylether，PGME)、環己酮(cyclohexanone)以及乳酸乙酯(ethyl lactate)。
所述抗蝕劑底層組成物可進一步包括交聯劑。
所述交聯劑可包括選自下列的至少一種：胺基樹脂(amino resin)、甘脲化合物(glycoluril compound)、雙環氧化合物(bisepoxy compound)、三聚氰胺化合物(melamine compound)以及三聚氰胺衍生物(melamine derivative)。
所述交聯劑的含量可為0.001重量百分比至3重量百分比，基於100重量百分比的所述抗蝕劑底層組成物。
根據本發明的另一實施例，圖案形成方法包括：在基底上提供材料層，將抗蝕劑底層組成物塗佈於所述材料層上，對所述抗蝕劑底層組成物進行熱處理以形成抗蝕劑底層，在所述抗蝕劑底層上形成光阻層，對所述光阻層進行曝光與顯影以形成光阻 圖案，利用所述光阻圖案選擇性移除所述抗蝕劑底層以暴露所述材料層的一部分，並且蝕刻所述材料層的暴露部分。
所述抗蝕劑底層可以用旋塗法形成。
所述抗蝕劑底層組成物可在150℃至500℃下進行熱處理。
在形成所述抗蝕劑底層之前，可進一步形成底部抗反射層(bottom anti-reflective coating，BARC)。
根據本發明的又一實施例，提供包括根據所述方法製造的多個圖案的半導體積體電路裝置。
根據本發明的一實施例，能夠改善抗蝕刻性以及抗化學性。
在下文中，將詳細描述本發明的示範性實施例，以使本領域之技術人員可以理解。然而，此揭露可以多種不同形式實施，並不解釋為限於此處所闡述的示範性實施例。
如在本文中使用的，當無另外提供定義時，術語「經取代」指用選自下列的至少一個取代基進行取代：鹵素(氟、溴、 氯或碘)、羥基、烷氧基、硝基(nitro group)、氰基(cyano group)、胺基(amino group)、疊氮基(azido group)、甲脒基(amidino group)、肼基(hydrazino group)、亞肼基(hydrazono group)、羰基(carbonyl group)、胺甲醯基(carbamyl group)、硫醇基(thiol group)、酯基(ester group)、羧基(carboxyl group)或其鹽類、磺酸基(sulfonic acid group)或其鹽類、磷酸(phosphoric acid)或其鹽類、碳數為1至20之烷基、碳數為2到20之烯基(alkenyl group)、碳數為2至20之炔基(alkynyl group)、碳數為6至30之芳香基、碳數為7至30之芳烷基(arylalkyl group)、碳數為1至4之烷氧基、碳數為1至20之雜烷基(heteroalkyl group)、碳數為3至20之雜芳烷基(heteroarylalkyl group)、碳數為3至30之環烷基(cycloalkyl group)、碳數為3至15之環烯基(cycloalkenyl group)、碳數為6至15之環炔基(cycloalkynyl group)、碳數為3至30之雜環烷基(heterocycloalkyl group)，及其組合的取代基，取代化合物的氫。
如在本文中使用的，當無另外提供定義時，術語「雜」指包括1至3個選自氮、氧、硫或磷的雜原子。
在下文中，根據一實施例描述抗蝕劑底層組成物。
根據一實施例，抗蝕劑底層組成物包括化合物與溶劑，所述化合物包含由下列化學式1表示的部分。
[化學式1]
在上述的化學式1中，A1和A2各自獨立地是選自下列族群1中的一種，B1是選自下列族群2中的一種，以及R1和R2各自獨立地是選自下列的一種：氫、羥基、經取代或未經取代之碳數為1至10之烷基、經取代或未經取代之碳數為6至10之芳香基、丙烯基、鹵素、以及被至少一金屬元素、磷、硫或硒取代的碳數為1至10之烷氧基。
[族群1]
[族群2]
在上述的化學式1中，*表示在所述化合物中所述部分連接的點。
由上述化學式1表示的部分具有芴(fluorene)，因而在短波長(如193nm和248nm)處具有強吸收。因此，由包含所述部分的抗蝕劑底層組成物形成的抗蝕劑底層可確保優異的光學性質。
在族群1中，M1與M2各自獨立地是金屬元素、金屬錯合物、碳、氮、磷、硫、硒、氫或其組合。舉例來說，當M1為氫時，-OM1為羥基(-OH)。
在上述的化學式1中，A1和A2各自獨立地是選自族群1中的一種，A1和A2至少其一是族群1中的M1或M2，並且包括金屬元素、金屬錯合物、磷、硫、硒或其組合。換句話說，在上述的化學式1中，A1和A2都不是羥基，並且A1和A2至少其一包括金屬元素、金屬錯合物、碳、氮、磷、硫、硒或其組合。
在本文中，金屬錯合物可包括選自下列的至少一種殘 基，例如：烷氧化物基團(alkoxide group)、過氧化物基團(penoxide gorup)、鹵化物(halide)、氫化物(hydride)、羥基、羧基、醯胺基(amide group)及其組合。金屬錯合物可以是金屬烷氧化物(metal alkoxide)，例如有機鈦(Ti(iPrO)x)、有機鋯(Zr(OBu)x)等。
所述組成物具有上述結構，因此降低了對蝕刻氣體的反應性。由於反應性降低提高了抗蝕刻性，從而使所述抗蝕劑底層組成物可具有充分的抗蝕刻性。
在金屬元素和金屬錯合物中，所述金屬沒有特別限制，而是包括週期表中定義的所有金屬元素。例如，所述金屬可以包括鹼金屬、鹼土金屬、過渡金屬或後過渡金屬。
所述金屬可以是例如：鈧、鈦、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鋯、鉬、銀、鎘、鉑、金、鉿、鑪或錀，但不限於此。
另一方面，由上述化學式1表示的所述部分具有芳香環(aromatic ring)，並且可確保剛性特徵。
R1和R2表示取代芴骨架的取代基。取代基的性質對取代基的位置和數目沒有具體限制，並且可透過控制取代基的位置和數目調節取代基的性質。
例如，當R1或R2為羥基時，可改善溶解性和交聯性。因此，可確保所述抗蝕劑底層組成物的抗化學性。例如，用至少一金屬元素、磷、硫或硒取代的碳數為1至10之烷氧基可進一步改善所述抗蝕劑底層組成物的抗蝕刻性。在本文中，所述金屬沒有 特別限制，而是可包括週期表中定義的所有金屬元素。例如，所述金屬可以是鹼金屬、鹼土金屬、過渡金屬或後過渡金屬。所述金屬可以是例如：鈧、鈦、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鋯、鉬、銀、鎘、鉑、金、鉿、鑪或錀，但不限於此。
所述化合物可包含由下列化學式2表示的部分。
在上述的化學式2中，A1、A2以及A3各自獨立地是選自下列族群1中的一種，B1和B2各自獨立地是選自下列族群2中的一種，以及R1和R2各自獨立地是選自下列的一種：氫、羥基、經取代或未經取代之碳數為1至10之烷基、經取代或未經取代的碳數為6至10之芳香基、丙烯基、鹵素、以及被至少一金屬元素、磷、硫或硒取代的碳數為1至10之烷氧基。
在上述的化學式2中，*表示在所述化合物中所述部分連接的點。
m和n表示重複單元的相對莫耳比，1n<750，1m<750，並且m+n滿足2m+n<1,500。
在上述的化學式2中，m為增強抗蝕刻性的第二重複單 元，並且根據需要可以被省略，或包括多於兩種的不同種類。
在上述的化學式2中，第一和第二重複單元可以不同的順序或隨機地設置。
在上述的化學式2中，A1和A2各自獨立地是選自族群1中的一種，A1和A2至少其一是族群1中的M1或M2，並且包括金屬元素、金屬錯合物、磷、硫、硒或其組合。
由於透過上述化學式2所表示的所述部分，所述化合物確保了抗蝕刻性、抗化學性以及光學性質。
所述化合物的重量平均分子量可為1,000至200,000。藉由上述範圍內的重量平均分子量，可改善抗蝕劑底層組成物的溶解性和被覆性。在所述範圍內，所述化合物的重量平均分子量可為5,000至100,000。
所述溶劑可以是對所述化合物有充分溶解性或分散性的任何溶劑，但可以是例如選自下列的至少一種：丙二醇(propylene glycol)、丙二醇雙醋酸酯(propylene glycol diacetate)、甲氧基丙二醇(methoxy propanediol)、二乙二醇(diethylene glycol)、二乙二醇丁醚(diethyleneglycol butylether)、三(乙二醇)單甲醚(tri(ethyleneglycol)monomethylether)、丙二醇甲醚(propyleneglycol monomethylether)、丙二醇甲醚醋酸酯(propyleneglycol monomethylether acetate)、環己酮(cyclohexanone，或稱為anone)、乳酸乙酯(ethyllactate)、γ-丁內酯(gamma-butyrolactone)以及乙醯丙酮(acetylacetone)。
所述化合物的含量可為0.01重量百分比至50重量百分比，基於100重量百分比的所述溶劑。在此範圍內，可改善所述抗蝕劑底層組成物在薄膜形成過程中的溶解性和被覆性。在此範圍內，所述化合物的含量可為0.3重量百分比至20重量百分比。
所述抗蝕劑底層組成物可進一步包括界面活性劑和交聯劑等添加劑。
所述界面活性劑可包括例如：苯磺酸烷基鹽(alkyl benzenesulfonate salt)、烷基吡啶鹽(alkyl pyridinium salt)、聚乙二醇(polyethylene glycol)、四級銨鹽(quaternary ammonium salt)等，但不限於此。
所述交聯劑可透過加熱交聯聚合物的重複單元，並且可以是胺基樹脂，例如醚化胺基樹脂；甘脲化合物，例如由下列化學式A表示的化合物；雙環氧化合物，例如由下列化學式B表示的化合物；三聚氰胺或衍生物，例如N-甲氧基甲基三聚氰胺(N-methoxymethyl melamine)、N-丁氧基甲基三聚氰胺(N-butoxymethyl melamine)或由下列化學式C表示的三聚氰胺衍生物；或其混合物。
[化學式B]
所述界面活性劑與交聯劑的含量可為0.001重量百分比至3重量百分比，基於100重量百分比的所述抗蝕劑底層組成物。當含量在此範圍內時，可確保溶解性和交聯性而不改變所述抗蝕劑底層組成物的光學性質。
由於所述抗蝕劑底層組成物在抗蝕劑溶劑及/或抗蝕劑顯影液中不溶解，並且不與抗蝕劑溶液混合，因而在處理過程中所述抗蝕劑底層組成物可以是化學穩定的。
在下文中，描述使用所述抗蝕劑底層組成物的圖案形成方法。
根據一實施例，圖案形成方法包括：在基底上提供材料層，將包含化合物和溶劑的抗蝕劑底層組成物塗佈於所述材料層上，對所述抗蝕劑底層組成物進行熱處理以形成抗蝕劑底層，在所述抗蝕劑底層上形成抗蝕劑層，對所述抗蝕劑層進行曝光與顯影以形成抗蝕劑圖案，使用所述抗蝕劑圖案選擇性移除所述抗蝕劑底層以暴露所述材料層的一部分、以及蝕刻所述材料層的暴露 部分。
所述基底可以是例如：矽晶圓、玻璃基底或聚合物基底。
所述材料層是有待最終圖案化的材料，並且可以是例如：金屬層(如鋁、銅等)、半導體層(如矽)、或絕緣層(如氧化矽、氮化矽等)。所述材料層可由例如化學氣相沈積(chemical vapor deposition，CVD)獲得。
所述抗蝕劑底層組成物可在溶液中製備，並且可透過旋塗法塗佈。在這種情況下，抗蝕劑底層組成物的塗層厚度沒有特別限制，但其厚度可塗佈為例如80埃至10,000埃。
在形成所述抗蝕劑底層之前，可進一步形成底部抗反射層(BARC)。
所述抗蝕劑底層組成物可在例如150℃至500℃下進行熱處理。在熱處理過程中，可交聯所述化合物。
抗蝕劑層的曝光可由例如氟化氬(ArF)、氟化氪(KrF)或極紫外光(EUV)等進行。此外，曝光之後，可在100℃至500℃下進行熱處理。
所述材料層的暴露部分可透過乾式蝕刻，使用蝕刻氣體進行蝕刻，並且所述蝕刻氣體可包括例如：三氟甲烷(CHF3)、四氟化碳(CF4)、氯氣(Cl2)、三氯化硼(BCl3)以及其混合氣體。
蝕刻後的所述材料層可形成多個圖案，並且所述多個圖案可以是不同的，例如金屬圖案、半導體圖案、絕緣圖案等。例如，蝕刻後的所述材料層可應用於半導體積體電路裝置中的多種 圖案。
所述半導體積體電路裝置中的所述圖案可以例如是金屬線、半導體圖案或絕緣層。所述絕緣層包括接觸孔(contact hole)、偏壓孔(bias hole)或鑲嵌溝槽(damascene trench)等。
以下，以實例為參考更詳細地說明本揭露。然而這些例子為例示性，且本揭露不限於此。
合成例 比較合成例1
將225g(0.5mol)的9,9'-二羥基萘基芴(9,9'-bishydroxynaphthylfluorene)、72g(0.5mol)的1-萘酚(1-naphthol)、1.55g(0.01mol)的硫酸二乙酯(diethylsulfate)以及175g的丙二醇甲醚(propylene glycolmonomethylether)放置在燒瓶中，然後維持在100℃，同時進行攪拌。10分鐘後，將266g(1.0mol)的9,10-二甲氧基甲基蒽(9,10-bismethoxymethyl anthracene)緩慢加入其中，然後將混合物加熱至120℃並反應15小時。隨後，將1.49g(0.01mol)的三乙醇胺(triethanolamine)作為中和劑加入生成物中，完成反應。然後，使用水和甲醇的混合物除去其中的酸。隨後，使用甲醇除去包含寡聚物和單體的低分子量化合物，以獲得由下列化學式3表示的化合物。
[化學式3] (n=10，m=9)
所述化合物的重量平均分子量(Mw)是10,000，並且所述化合物的多分散性(polydispersity，Mw/Mn)是2.0。
合成例1
將10g根據比較例1的化合物溶解在100g的二氯甲烷(CH2Cl2)中，然後在冰氣氛下另外將1g的異丙醇鈦(Ti(iOPr)4)加入其中。生成物在室溫下反應12小時，然後將揮發性副產物和有機溶劑從其中除去，以獲得由下列化學式4表示的化合物。
(n=10，m=9)
在上述化學式4中，M1至M2各自獨立地是氫或有機鈦(Ti(iPrO)x)，M1至M2至少其一是有機鈦(Ti(iPrO)x)，並且M3是有機鈦(Ti(iPrO)x)。
x是0至3的整數。
比較合成例2
除了使用94.1g的苯酚(phenol)代替1-萘酚，以及60.1g的甲醛代替9,10-二甲氧基甲基蒽之外，根據與合成例1相同的方法製備由下列化學式5表示的化合物。
(n=8，m=8)
所述化合物的重量平均分子量(Mw)是10,000，並且所述化合物的多分散性(Mw/Mn)是1.8。
合成例2
將10g根據比較合成例2的化合物溶解在100g的二氯甲烷(CH2Cl2)中，然後在冰浴下另外將1g的異丙醇鈦(Ti(iOPr)4)加入其中進行反應。生成物在室溫下反應12小時，然後將揮發性副產物和有機溶劑從其中除去，以獲得由下列化學式6表示的化合物。
(n=8，m=8)
在上述化學式6中，M1至M2各自獨立地是氫或有機鈦(Ti(iPrO)x)，M1至M2至少其一是有機鈦(Ti(iPrO)x)，並且M3是有機鈦(Ti(iPrO)x)。
x是0至3的整數。
比較合成例3
將350.41g(1.0mol)的9,9-二羥基苯基芴、3.08g(0.02mol)的硫酸二乙酯、以及350g的丙二醇甲醚放置在燒瓶中，然後維持在100℃，同時進行攪拌。10分鐘後，將166.22g(1mol)的1,4-二甲氧基甲基苯(1,4-bismethoxymethylbenzene)逐滴加入其中，然後使混合物在此溫度下反應15小時。隨後，將2.98g(0.02mol)的三乙醇胺作為中和劑加入生成物中，完成反應。然後，使用水和甲醇的混合物除去其中的酸。隨後，使用甲醇除去包含寡聚物和單體的低分子量化合物，以獲得由下列化學式7表示的化合物。
(n=17)
所述化合物的重量平均分子量(Mw)是10,000，並且所述化合物的多分散性(Mw/Mn)是2.0。
合成例3
將10g根據比較合成例3的化合物溶解在100g的二氯甲烷(CH2Cl2)中，然後在冰氣氛下另外將1g的Zr(nOBu)4加入其中。生成物在室溫下反應12小時，然後將揮發性副產物和有機溶劑從其中除去，以獲得由下列化學式8表示的化合物。
(n=17)
在上述化學式8中，M1至M2各自獨立地是氫或有機鋯(Zr(nOBu)x)，M1至M2至少其一是有機鋯(Zr(nOBu)x)。
x是0至3的整數。
比較合成例4
除了使用242.31g的4,4'-二甲氧基甲基-聯苯(4,4'-bismethoxymethyl-bisphenyl)代替1,4-二甲氧基甲基苯之外，根據與比較合成例3相同的方法獲得由下列化學式9表示的化合物。
[化學式9] (n=17)
所述化合物的重量平均分子量(Mw)是11,000，並且所述化合物的多分散性(Mw/Mn)是2.0。
合成例4
將10g根據比較合成例4的化合物溶解在100g的二氯甲烷(CH2Cl2)中，然後在冰氣氛下另外將1g的Zr(nOBu)4加入其中。混合物反應12小時，然後將揮發性副產物和有機溶劑從其中除去，以獲得由下列化學式10表示的化合物。
(n=17)
在上述化學式10中，M是有機鋯(Zr(nOBu)x)。
x是0至3的整數。
抗蝕劑底層組成物的製備 例1
將0.8g根據合成例1的化合物、0.2g的交聯劑(PD1174，由TCI製造)、以及2mg的對甲苯磺酸吡啶鹽(pyridium p-toluene sulfonate，PPTS)溶解在9g的丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)中，然後，過濾溶液，製備抗蝕劑底層組成物。
例2
除了使用根據合成例2的化合物代替根據合成例1的化合物之外，根據與例1相同的方法製備抗蝕劑底層組成物。
例3
除了使用根據合成例3的化合物代替根據合成例1的化合物之外，根據與例1相同的方法製備抗蝕劑底層組成物。
例4
除了使用根據合成例4的化合物代替根據合成例1的化合物之外，根據與例1相同的方法製備抗蝕劑底層組成物。
比較例1
除了使用根據比較合成例1的化合物代替根據合成例1 的化合物之外，根據與例1相同的方法製備抗蝕劑底層組成物。
比較例2
除了使用根據比較合成例2的化合物代替根據合成例1的化合物之外，根據與例1相同的方法製備抗蝕劑底層組成物。
比較例3
除了使用根據比較合成例3的化合物代替根據合成例1的化合物之外，根據與例1相同的方法製備抗蝕劑底層組成物。
比較例4
除了使用根據比較合成例4的化合物代替根據合成例1的化合物之外，根據與例1相同的方法製備抗蝕劑底層組成物。
評估1：光學性質
將根據例1至例4和比較例1至比較例4的每種抗蝕劑底層組成物旋塗在矽晶圓上，並且在200℃下烘烤60秒，以形成厚度為4000埃的硬罩幕層。使用橢圓偏光計(J.A.Woollam)來測定每個硬罩幕層的折射率(refractive index，n)和消光係數(extinction coefficient，k)。
結果示於表1。
請參照表1，根據例1至例4的抗蝕劑底層組成物在氟化氬(193nm)和氟化氪(248nm)的波長處具有可作為抗反射膜的折射率和吸光度。
評估2：抗化學性
將根據例1至例4和比較例1至比較例4的抗蝕劑底層組成物分別旋塗在矽晶圓上，並且在240℃下熱處理120秒以形成每種薄膜，然後，測定薄膜的厚度，並且檢查薄膜的表面。隨後，將薄膜浸漬在氟化氪稀釋劑(thinner)中1分鐘，然後，測定薄膜的厚度，並且再次檢查薄膜的表面。
然後，除了將熱處理溫度從240℃變化至400℃之外，在與上述相同條件下形成薄膜，以測定其厚度並檢查其表面。
根據下列計算式1，基於浸漬前後的薄膜厚度來計算厚度減少率。
[計算式1]厚度減少率(%)=(浸漬前薄膜的厚度-浸漬後薄膜的厚度)/浸漬前薄膜的厚度x 100
結果示於表2。
請參照表2，在240℃時，在由根據比較例1至比較例4的抗蝕劑底層組成物形成的薄膜上檢查出約一個斑點。另一方面，在240℃和400℃時，在由根據例1至例4的抗蝕劑底層組成物形成的薄膜表面上均沒有斑點，並且與由根據比較例1至比較例4的抗蝕劑底層組成物形成的薄膜相比，顯示出抗化學性。
此外，與由根據比較例1至比較例4的抗蝕劑底層組成物形成的薄膜相比，由根據例1至例4的抗蝕劑底層組成物形成的薄膜在浸漬前後顯示出較小的厚度差異。
原因在於：與根據比較例1至比較例4的抗蝕劑底層組成物相比，根據例1至例4的抗蝕劑底層組成物顯示出相對較高的交聯度，因而，發現根據例1至例4的抗蝕劑底層組成物具有優異的抗化學性。
評估3：抗蝕刻性
分別將根據例1至例4以及比較例1至比較例4的抗蝕劑底層組成物旋塗在矽晶圓上，並且在240℃下熱處理120秒，然後，測定薄膜的厚度。
隨後，以N2/O2混合氣體對薄膜進行乾式蝕刻60秒，並且測定其厚度。此外，以CFx氣體對薄膜進行乾式蝕刻100秒，然後，測定其厚度。
根據下列計算式2，基於乾式蝕刻前後的薄膜厚度和蝕刻時間，計算本體蝕刻速率(bulk etching rate，BER)。
[計算式2] (初始薄膜厚度-蝕刻後的薄膜厚度)/蝕刻時間(Å/s)
結果示於表3。
請參照表3，與由根據比較例1至比較例4的抗蝕劑底層組成物形成的薄膜相比，由根據例1至4的抗蝕劑底層組成物形成的薄膜顯示出充分的抗蝕刻性以及較低的蝕刻速度(通過蝕刻氣體)。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然而應該理解到，其並非用以限定本發明於已揭露之實施例，反而，是意圖為包含所附申請專利範圍中的各種更動與等價排列。

Claims (15)

  1. 一種抗蝕劑底層組成物，包括化合物與溶劑，所述化合物包含由下列化學式1表示的部分： 其中，在上述的化學式1中，A1和A2各自獨立地是選自下列族群1中的一種，B1是選自下列族群2中的一種，以及R1和R2各自獨立地是選自下列的一種：氫、羥基、經取代或未經取代之碳數為1至10之烷基、經取代或未經取代之碳數為6至10之芳香基、丙烯基、鹵素、以及被至少一金屬元素、磷、硫或硒取代的碳數為1至10之烷氧基，[族群1] 其中，在所述族群1中，M1和M2各自獨立地是金屬元素、金屬錯合物、碳、氮、磷、硫、硒、氫或其組合，在上述的化學式1中，A1和A2各自獨立地是選自所述族群1中的一種，A1和A2至少其一是所述族群1中的M1或M2，並且包括金屬元素、金屬錯合物、磷、硫、硒或其組合：[族群2]
  2. 如申請專利範圍第1項所述的抗蝕劑底層組成物，其中所述金屬是鹼金屬、鹼土金屬、過渡金屬或後過渡金屬。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的抗蝕劑底層組成物，其中所述金屬是鈧、鈦、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、鋯、鉬、銀、鎘、鉑、金、鉿、鑪或錀。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的抗蝕劑底層組成物，其中所述化合物包含由下列化學式2表示的部分： 其中，在上述的化學式2中，A1、A2以及A3各自獨立地是選自下列族群1中的一種，B1和B2各自獨立地是選自下列族群2中的一種， R1和R2各自獨立地是氫、羥基、經取代或未經取代之碳數為1至10之烷基、經取代或未經取代的碳數為6至10之芳香基、丙烯基、鹵素、以及被至少一金屬元素、磷、硫或硒取代的碳數為1至10之烷氧基，1n<750，1m<750，並且m+n滿足2m+n<1,500，[族群1] 其中，在所述族群1中，M1和M2各自獨立地是金屬元素、金屬錯合物、碳、氮、磷、硫、硒、氫或其組合，在上述的化學式2中，A1和A2各自獨立地是選自所述族群1中的一種，A1和A2至少其一是所述族群1中的M1或M2，並且包括金屬元素、金屬錯合物、磷、硫、硒或其組合： [族群2]
  5. 如申請專利範圍第1項所述的抗蝕劑底層組成物，其中所述化合物的重量平均分子量為1,000至200,000。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的抗蝕劑底層組成物，其中所述化合物的含量為0.01重量百分比至50重量百分比，基於100重量百分比的所述溶劑。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的抗蝕劑底層組成物，其中所述溶劑包括選自下列的至少一種：丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)、丙二醇甲醚(PGME)、環己酮以及乳酸乙酯。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的抗蝕劑底層組成物，更包括交聯劑。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的抗蝕劑底層組成物，其中所述交聯劑包括選自下列的至少一種：胺基樹脂、甘脲化合物、雙環氧化合物、三聚氰胺化合物以及三聚氰胺衍生物。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的抗蝕劑底層組成物，其中 所述交聯劑的含量為0.001重量百分比至3重量百分比，基於100重量百分比的所述抗蝕劑底層組成物。
  11. 一種圖案形成方法，包括：在基底上提供材料層，將根據申請專利範圍第1項所述的抗蝕劑底層組成物塗佈於所述材料層上，對所述抗蝕劑底層組成物進行熱處理以形成抗蝕劑底層，在所述抗蝕劑底層上形成光阻層，對所述光阻層進行曝光與顯影以形成光阻圖案，使用所述光阻圖案選擇性移除所述抗蝕劑底層以暴露所述材料層的一部分，以及蝕刻所述材料層的暴露部分。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的圖案形成方法，其中所述抗蝕劑底層以旋塗法形成。
  13. 如申請專利範圍第11項所述的圖案形成方法，其中所述抗蝕劑底層組成物在150℃至500℃下進行熱處理。
  14. 如申請專利範圍第11項所述的圖案形成方法，其中在形成所述抗蝕劑底層之前，進一步形成底部抗反射層(BARC)。
  15. 一種半導體積體電路裝置，包括根據申請專利範圍第11項所述的圖案形成方法製造的多個圖案。
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