[發明專利]用于反向圖案化的方法和材料

無效

• 申請號: 201080022145.1
• 申請日: 2010-06-22
• 公開（公告）號: CN102439522A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: M·L·布拉德福德;E·S·梅爾;S·王
• 申請（專利權）人: 道康寧公司
• 主分類號: G03F7/20
• 分類號: G03F7/20;H01L21/027
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 武晶晶;鄭霞

相關申請的交叉引用

無。

發明背景

在微電子工業中，對用于給定芯片尺寸的增強電路的需求已推動更小的半節距節點，以增大加工速度和提高芯片效率。顯微光刻技術對減小結構部件的尺寸是關鍵的。焦距深度和分辨率取決于光刻裝置的數值孔徑和光的波長。

隨著部件尺寸的尺寸持續減小，將圓形通孔或接觸孔圖案化到光致抗蝕劑中是特別困難的。隨著部件變得更小且接近50nm并超過直徑，在光致抗蝕劑的相對厚的膜中獲得適當尺寸的光滑圓形通孔的這種任務變得極其困難。因此，期望可選擇的方法來在抗蝕刻性更強的膜中形成通孔或接觸孔。

在本發明中，采用“反向”圖案化技術。反向圖案化(reverse?pattern)技術涉及使用光致抗蝕劑而不是通孔來將柱(post)圖案化到光致抗蝕劑中。在使用光致抗蝕劑圖案化適當尺寸的柱之后，將含硅材料涂覆到圖案化柱之上以覆蓋整個圖案。為了施用，該硅樹脂被攜載在不溶解光致抗蝕劑的溶劑中。在涂覆之后，含硅膜將經歷低溫預烘焙，以驅除溶劑并且輕度交聯樹脂。在一些情況下，需要進一步固化且可在熱或UV處理下用一些活化劑進行。為了將光致抗蝕劑的反向圖案轉印到含硅樹脂中，采用兩步干法蝕刻技術。第一蝕刻步驟使用含CF₄的反應離子蝕刻配方以將硅樹脂“反蝕刻”到光致抗蝕劑材料之上，暴露光致抗蝕劑的整個上表面。第二蝕刻步驟使用含O₂的第二反應離子蝕刻配方以蝕刻掉光致抗蝕劑。得到具有被圖案化到光致抗蝕劑中的柱的尺寸和形狀的通孔的硅樹脂膜。所得到的膜可用于進一步將通孔圖案轉印到另一臨界層上。由于在光致抗蝕劑中比通孔更易于圖案化柱，所以與替代方法相比，該工藝提供一種用于圖案化抗蝕刻性更強的含硅樹脂的方式。在本文中，這種方法稱為“反向圖案化”。

為了使含硅材料用于反向圖案化中，必須滿足一些條件。第一，含硅材料必須被攜載在不溶解光致抗蝕劑的溶劑中例如有機醇或醚。另外，含硅材料必須能夠通過多種固化方法進行固化，以允許形成可通過不同的蝕刻方法例如CF₄和O₂進行蝕刻的選擇性組合物。已發現一些硅倍半氧烷滿足這些條件。

發明內容

本發明涉及硅倍半氧烷樹脂組合物在襯底、通常在電子設備上產生圖案的用途。在該工藝中，從其上具有圖案化光致抗蝕劑層的襯底開始。硅倍半氧烷樹脂被施用到圖案化光致抗蝕劑之上并在圖案表面固化，以在圖案表面上產生固化的硅倍半氧烷樹脂。在涂覆之后，含硅膜將經歷低溫預烘焙，以驅除溶劑。為了將光致抗蝕劑的反向圖案轉印到含硅樹脂中，采用兩步干法蝕刻技術。第一蝕刻步驟使用含CF₄的反應離子蝕刻配方以將硅樹脂“反蝕刻”到光致抗蝕劑材料之上，暴露光致抗蝕劑的整個上表面。第二蝕刻步驟使用含O₂的第二反應離子蝕刻配方以蝕刻掉光致抗蝕劑，留下硅倍半氧烷樹脂。得到具有被圖案化到光致抗蝕劑中的柱的尺寸和形狀的通孔的硅樹脂膜。所得到的膜可用于進一步將通孔圖案轉印到另一臨界層上。

附圖簡述

圖1表示使用反向圖案化方法用硅倍半氧烷樹脂在襯底上形成圖案的工藝步驟。

發明詳述

本發明涉及在襯底上形成圖案，其中方法包括：

(I)將涂層組合物施用到第一圖案化材料之上，其中該涂層組合物包含：

(i)硅倍半氧烷樹脂，其包括以下單元：

(MeSiO_(3-x)/2(OR’)_x)_m

(RSiO_(3-x)/2(OR’)_x)_n

(R¹SiO_(3-x)/2(OR’)_x)_o

(SiO_(4-x)/2(OR’)_x)_p

(Ph(CH₂)_sSiO_(3-x)/2(OR’)_x)_q