硬掩模表面處理的制作方法
【專利摘要】硬掩模表面處理。提供了一種組合物，所述組合物包括：有機(jī)金屬化合物；表面能為20-49erg/cm2的表面處理聚合物，所述表面處理聚合物包含選自羥基、被保護(hù)的羥基、被保護(hù)的羧基及其混合的表面處理基團(tuán)和溶劑。
【專利說(shuō)明】硬掩模表面處理【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，進(jìn)一步涉及半導(dǎo)體制造所使用的硬掩模領(lǐng)域?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]隨著在193nm浸沒(méi)式光刻中臨界尺寸和間距的持續(xù)降低，已經(jīng)越來(lái)越流行在集成電路制作特定層中使用硬掩模，這應(yīng)歸因于硬掩模材料優(yōu)異的選擇性刻蝕。通過(guò)化學(xué)氣相沉積(CVD)，施加諸如氮化鈦類的特定金屬硬掩模至加工后的晶片上。在集成電路制作的常規(guī)技術(shù)中，通過(guò)CVD或者旋涂技術(shù)施加無(wú)定形碳硬掩模和硅硬掩模(或者硅減反射層或SiARC)。旋涂金屬硬掩?，F(xiàn)正在集成電路工業(yè)中獲得關(guān)注，部分歸因于跟常規(guī)方法相比潛在地減少花費(fèi)，以及制作工藝的簡(jiǎn)化。
[0003]含氧金屬硬掩模的大體特點(diǎn)是:膜包含主要為(_M-0-)n鏈接的無(wú)機(jī)域(含氧金屬域)，其中M為金屬且η>1，而且還可以包括諸如碳等少量其它元素。其它諸如混合域的硬掩模，包含有含氧金屬域和金屬氮化物域。這種常規(guī)硬掩?？梢园鏗f、Zr、T1、W、Al、Ta和Mo等一個(gè)或多個(gè)金屬。包括含氧金屬域的硬掩模涂層的耐刻蝕性，部分來(lái)說(shuō)取決于所用特定的金屬以及(-M-0-) ?域的含量，域含量的增加伴隨著提供了更好的耐刻蝕性。
[0004]固化的含氧金屬硬掩模層通常比隨后施加的諸如光刻膠的有機(jī)層具有更高的表面能(或者更小的水 接觸角)。這種表面能的錯(cuò)配導(dǎo)致含氧金屬硬掩模層和隨后施加的有機(jī)層之間的粘結(jié)性較差。如果隨后施加光刻膠層，表面能的錯(cuò)配將導(dǎo)致嚴(yán)重的圖案坍塌。
[0005]表面處理是在半導(dǎo)體制作中所熟知的。例如，通常用六甲基二硅胺(HMDS)處理硅或者氧化硅表面，以提高與涂在其上有機(jī)層之間的粘結(jié)性。然而，用HMDS處理含氧金屬硬掩模，無(wú)法有效阻止隨后施加的阻光層的圖案坍塌。
[0006]因此，仍然需要有效的含氧金屬硬掩模表面處理，以降低含氧金屬硬掩模與隨后施加的例如光刻膠的有機(jī)層之間的水接觸角錯(cuò)配性。通過(guò)如下的發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)這種以及其它需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供一種組合物,包括:有機(jī)金屬化合物；表面能20_40erg / cm2的表面處理劑，該表面處理劑包含選自羥基、被保護(hù)的羥基、被保護(hù)的羧基及其混合物的表面處理基團(tuán)；和溶劑。
[0008]通過(guò)本發(fā)明還提供了一種形成含氧金屬(oxymetal)硬掩模的方法，包括:提供基體；在基體表面涂膜上述組合物；使表面處理劑遷移至膜表面；固化該膜，形成含氧金屬硬掩模層。該工藝提供的含氧金屬硬掩模層，與常規(guī)硬掩模組合物形成的硬掩模層相比，表面的水接觸角增加了。該工藝得到的含氧金屬硬掩模層，水接觸角一般>55°，優(yōu)選55-70°，更優(yōu)選60-70°。進(jìn)一步優(yōu)選的，該工藝不包含用表面處理組合物處理含氧金屬硬掩模表面的獨(dú)立步驟。
[0009]而且，通過(guò)本發(fā)明還提供一種設(shè)置在電子設(shè)備基體上的含氧金屬硬掩模層，該硬掩模層包括含(-M-0-)n鏈接的無(wú)機(jī)域，其中M為第3族至第14族金屬，η>1，表面的水接觸角>55°。優(yōu)選的，該含氧金屬硬掩模層表面的水接觸角為55-70°，更優(yōu)選的60-70°。
[0010]另外，本發(fā)明提供一種形成圖案化含氧金屬硬掩模的方法，包括:提供基體；涂膜包含有機(jī)金屬化合物的組合物；表面能20-40erg / cm2的表面處理劑，該表面處理劑包含選自被保護(hù)羥基、被保護(hù)羧基及其混合物的表面處理基團(tuán)；基體表面的溶劑；使表面處理劑移至膜表面；固化膜層，形成的含氧硬掩模層，該含氧硬掩模層具有包含不同的表面能區(qū)域的圖案化表面。
【具體實(shí)施方式】
[0011]除非內(nèi)容中明確說(shuō)明，否則在整個(gè)說(shuō)明書范圍中使用的以下簡(jiǎn)稱具有如下含義:ca.=約；V =攝氏度；g =克；mg=毫克；mmol=毫摩爾；L=升；mL=毫升；nm=納米；人=埃；Et=乙基；1-Pr=異丙基，n-Bu=正丁基，t_Bu=叔丁基，sec.=秒,msec.=毫秒，min.=分鐘，和rpm=每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)。除非特別說(shuō)明，所有的含量均為質(zhì)量百分比(wt%)，且所有的比率均為摩爾比。除非明確這種數(shù)值范圍約束在總計(jì)至100%范圍，否則所有數(shù)量范圍都按任意方式包括和結(jié)合。
[0012]這里所采用的“含氧金屬硬掩?！敝傅氖前?_M-0-)n域的任意金屬硬掩模，其中M為金屬且η為>1的整數(shù)，同時(shí)包括主要成分為(_Μ-0-)η域的含氧金屬硬掩模和具有金屬氮化物域跟(_Μ-0-)η域的混合域硬掩模。含氧金屬硬掩模任選的可包括諸如碳等一個(gè)或多個(gè)其它元素，優(yōu)選跟(_Μ-0-)η域相比以較少含量存在。這里所謂“域”，意味著通過(guò)相應(yīng)的特定鏈接塊形成的壓實(shí)的晶體、晶體或者無(wú)定形區(qū)域，例如(_Μ-0-)η鏈接。術(shù)語(yǔ)“共聚物”指的是2個(gè)或多個(gè)不同單體的聚合物?！?甲基)丙烯酸酯”指的是丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯，且“(甲基)丙烯酸”指的是丙烯酸和甲基丙烯酸。這里所采用的術(shù)語(yǔ)“側(cè)基”指的是連接至聚合物主鏈但不形成為其中一部分的基團(tuán)。術(shù)語(yǔ)“低聚物”指的是二聚體、三聚體、四聚體以及其它可進(jìn)一步固化的較低分子量的材料。術(shù)語(yǔ)“聚合物”包括術(shù)語(yǔ)“低聚物”?！爸ф湣本酆衔锇ㄐ切尉酆衔锖蜆渲罹酆衔铩！巴榛敝傅氖蔷€性、枝狀、環(huán)狀烷基。冠詞“一”和“一個(gè)”表示單數(shù)和復(fù)數(shù)。
[0013]本發(fā)明用于形成含氧金屬硬掩模層的組合物包括有機(jī)金屬化合物；表面能為20-40erg / cm2的表面處理劑，其包含選自羥基、被保護(hù)的羥基、被保護(hù)的羧基及它們的混合物的表面處理基團(tuán)；和溶劑。任意適合形成含氧金屬硬掩模層的有機(jī)金屬化合物均可適用于本發(fā)明。這種有機(jī)金屬化合物可成膜且典型地為聚合物(例如低聚物)，但也可能是非聚合物。這種有機(jī)金屬化合物可包含一種金屬，或者可包含兩種或多種不同金屬。即，例如低聚物的單個(gè)有機(jī)金屬化合物，可以僅有一個(gè)金屬成分，或者可包含2種或多種不同金屬成分?；蛘撸袡C(jī)金屬化合物的混合物，每個(gè)可以用一個(gè)金屬成分，可用來(lái)沉積混合金屬膜。優(yōu)選的，有機(jī)金屬化合物包含單個(gè)金屬成分的一個(gè)或多個(gè)原子，而不是不同金屬品種。適宜用于所述有機(jī)金屬化合物的金屬為元素周期表中第3族至第14族的任意金屬。優(yōu)選的，所述金屬選自第4、5、6和13族，更優(yōu)選自第4、5、6族。優(yōu)選的金屬包括鈦、鋯、鉿、鎢、鉭、鑰和鋁，更優(yōu)選鈦、鋯、鉿、鎢、鉭和鑰。
[0014]用于所述組合物中的一類合適有機(jī)金屬化合物為公式(I)的金屬氧化物低聚物
[0015]
【權(quán)利要求】
1.一種組合物，所述組合物包括: 有機(jī)金屬化合物； 表面能為20-49erg / cm2的表面處理聚合物，所述表面處理聚合物包含選自羥基、被保護(hù)的羥基、被保護(hù)的羧基及其混合的表面處理基團(tuán)；和溶劑。
2.權(quán)利要求1的組合物，其中所述有機(jī)金屬化合物選自: (i)公式⑴的化合物
3.權(quán)利要求1的組合物，其中所述表面處理聚合物包括被保護(hù)的羧基。
4.權(quán)利要求3的組合物，其中所述被保護(hù)的羧基包括具有季碳的酯，所述季碳與酯基的烷氧原子直接相連。
5.權(quán)利要求1的組合物，其中所述表面處理聚合物包括作為聚合單元的一種或多種含表面處理基團(tuán)的單體，所述表面處理基團(tuán)選自羥基、被保護(hù)的羥基、被保護(hù)的羧基和它們的混合物。
6.權(quán)利要求1的組合物,其中所述表面處理聚合物的含量為0.5-50wt%,以組合物的重量為基準(zhǔn)。
7.權(quán)利要求1的組合物，其中所述有機(jī)金屬化合物包括第3族至第14族的金屬。
8.一種形成金屬硬掩模層的方法，所述方法包括: 提供基體； 在所述基體表面上涂覆涂權(quán)利要求1的組合物的膜； 固化所述膜，形成金屬硬掩模層。
9.權(quán)利要求9所述方法，其中固化的硬掩模的水接觸角為55-70°。
10.權(quán)利要求9所述方法，其不含有獨(dú)立的將金屬硬掩模層與表面處理劑接觸的步驟。
11.形成圖案化含氧金屬硬掩模的方法，所述方法包括: 提供基體； 在基體表面上涂覆組合物的膜，所述組合物包括有機(jī)金屬化合物、表面能為20-40erg/cm2且包括選自被保護(hù)的羥基、被保護(hù)的羧基和它們混合物的表面處理基團(tuán)的表面處理劑和溶劑； 促使表面處理劑遷移至膜表面； 固化所述膜，形成 具有圖案化表面的含氧金屬硬掩模層，該表面具有不同表面能區(qū)域。
【文檔編號(hào)】G03F7/11GK103941547SQ201410153574
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年1月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月19日
【發(fā)明者】D·王, P·特雷福納斯三世, 山田晉太郎, K·M·奧康納 申請(qǐng)人:羅門哈斯電子材料有限公司