[發(fā)明專利]硬掩模表面處理

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410153574.2
• 申請日: 2014-01-20
• 公開（公告）號: CN103941547B
• 公開（公告）日: 2018-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: D·王;P·特雷福納斯三世;山田晉太郎;K·M·奧康納
• 申請（專利權(quán)）人: 羅門哈斯電子材料有限公司
• 主分類號: G03F7/11
• 分類號: G03F7/11;H01L21/027;C08F220/18;C08G79/00
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 陳哲鋒

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。

技術(shù)領(lǐng)域

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。

背景技術(shù)

隨著在193nm浸沒式光刻中臨界尺寸和間距的持續(xù)降低，已經(jīng)越來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CVD或者旋涂技術(shù)施加無定形碳硬掩模和硅硬掩模(或者硅減反射層或SiARC)。旋涂金屬硬掩模現(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)，以及制作工藝的簡化。

含氧金屬硬掩模的大體特點是：膜包含主要為(-M-O-)_n鏈接的無機(jī)域(含氧金屬域)，其中M為金屬且n>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)硬掩模可以包含例如Hf、Zr、Ti、W、Al、Ta和Mo等一個或多個金屬。包括含氧金屬域的硬掩模涂層的耐刻蝕性，部分來說取決于所用特定的金屬以及(-M-O-) _n域的含量，域含量的增加伴隨著提供了更好的耐刻蝕性。

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，表面能的錯配將導(dǎo)致嚴(yán)重的圖案坍塌。

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，無法有效阻止隨后施加的阻光層的圖案坍塌。

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配性。通過如下的發(fā)明，可以實現(xiàn)這種以及其它需求。

發(fā)明內(nèi)容

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。

通過本發(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。

而且，通過本發(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-O-)_n鏈接的無機(jī)域，其中M為第3族至第14族金屬，n>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°。

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。

具體實施方式