用于电子束、深UV和极UV光刻胶的具有有机共配体的金属过氧化合物制造技术

公开了一种具有式(3)结构的组合物：[C']k[Ta(O2)x(L')y](3)，其中，x为1至4的整数，y为1至4的整数，Ta(O2)x(L')y具有0至-3的电荷，C'为具有+1至+3的电荷的反离子，k为0至3的整数，L'为具有0至-4的电荷的氧化稳定有机配体，并且L'包含选自由羧化物、醇化物、胺、氧化胺、膦、氧化膦、氧化胂及其组合构成的组的供电子官能团。该组合物具有作为高分辨率光刻胶的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体涉及光刻图案化方法和半导体制造的领域。更具体地，本专利技术涉及与过氧和有机官能团配位的无机材料在光刻光刻胶工艺中的使用。本专利技术还涉及金属氧化物的光刻图案化。
技术介绍
极紫外线(EUV)光刻法的实施迫使必须开发出能够以低于16nm的空间分辨率进行的相容性光刻胶。目前，正在设法使传统的化学放大型(CA)光刻胶满足下一代装置所需的分辨率、感光速度和特征粗糙度(被称为线边缘粗糙度或LER)的规格(Anderson,C.N.；Baclea-An,L.-M.；Denham,P.；George,S.；Goldberg,K.A.；Jones,M.S.；Smith,S.S.；Wallow,T.I.；Montgomery,M.W.；Naulleau,P.,Proc.SPIE 7969,79690R(2011))。由于出现在这些聚合物光刻胶中的酸催化反应而造成的固有的图像模糊限制了小特征尺寸的分辨率，对于电子束(e-束)光刻法，这已经是多年来已知的事实。尽管CA光刻胶被设计用于高敏感度，但它们在EUV曝光下会劣化，这部分是因为它们典型的元素组成(主要为C，还有少量的O、F、S)使光刻胶在13.5nm的波长下太过通透，因此降低敏感度。CA光刻胶还遭受在小特征尺寸下的粗糙度问题，并且实验已经表明当感光速度降低时LER增加，这部分是因为酸催化工艺的特性。由于CA光刻胶的缺点和问题，在半导体工业中就需要开发新型的高性能光刻胶。无机光刻胶有望成为这种高性能光刻胶。先前，已经报道了将基于钨以及与铌、钛和/或钽混合的钨的过氧多元酸的无机光刻胶用作用于图案化的辐射敏感材料(Kudo et.al,US5061599,1991；H.Okamoto,T.Iwayanagi,K.Mochiji,H.Umezaki,T.Kudo,Applied Physics Letters,49(5),298-300,1986)。这些材料在用深UV、x射线和电子束辐射源来图案化双层配置的大特征时是有效的。近来，通过投射EUV曝光使用具有过氧配位剂的阳离子铪金属氧硫酸盐(HfSOx)材料来成像15-nm半节距(HP)显示出令人印象深刻的性能(Keszler et al,US20110045406,2011 and J.K.Stowers,A.Telecky,M.Kocsis,B.L.Clark,D.A.Keszler,A.Grenville,C.N.Anderson,P.P.Naulleau,Proc.SPIE,7969,796915,2011)。该体系证明了非CA光刻胶的最佳性能并且该系统具有接近可行的EUV光刻胶需要的感光速度。具有过氧配位剂的铪金属氧硫酸盐材料具有几个实际的缺陷。首先，该材料排除了高度腐蚀性的硫酸/过氧化氢混合物，因此其显示出具有储藏寿命稳定性的显著问题。第二，这些材料难以被表征，配合物混合物没有明确的途径去改性其结构以提高性能。第三，它们必须在高达25重量百分比(wt％)的超高浓度四甲基氢氧化铵(TMAH)溶液中形成。这表示显然会存在毒理学问题。最后，尽管仍在开发，但并不清楚这些类别的材料最终是否能够完全满足EUV所需的在例如敏感度和线边缘粗糙度方面的性能要求。因此，需要具有用于EUV光刻的更合意的性能的无机化合物，这些性能包括但不限于在合适的浇铸溶剂中的溶解度、在合适的显影液中的溶解度、对EUV的高敏感度以及与膜形成和/或曝光后的热处理的相容性。
技术实现思路
因此，公开了式(3)的物质组合物：[C']k[Ta(O2)x(L')y]   (3)，其中，x为1至4的整数，y为1至4的整数，Ta(O2)x(L')y具有0至-3的电荷，C'为具有+1至+3的电荷的反离子，k为0至3的整数，L'为具有0至-4的电荷的氧化稳定有机配体，并且L'包含选自由羧化物、醇化物、胺、氧化胺、膦、氧化膦、氧化胂及其组合构成的组的供电子官能团。还公开的是一种包含上述组合物的光刻胶组合物，其中，该光刻胶组合物适用于电子束光刻法、x射线光刻法和/或利用具有在10nm和400nm之间的波长的紫外线辐射源的光刻法。还公开的是一种光刻胶组合物，其包含：溶剂；和具有根据式(1)的结构的过氧配合物：[C']k[M'w(O2)x(L')yOu]   (1)，其中，w为1或2，x为1至4的整数，y为1至4的整数，u为0或1，M'w(O2)x(L')yOu具有0至-3的电荷，C'为具有+1至+3的电荷的任选反离子，k为0至3的整数，M'为选自由Ta、Nb、V、Mo、Co、Zn、Sb、Fe、W、Zr、Hf、Sn、Pb、Cr、Re、Ti及其组合构成的组的金属离子，M'具有+1至+6的氧化态，L'为具有0至-4的电荷的氧化稳定有机配体，并且L'包含选自由羧化物、醇化物、胺、氧化胺、膦、氧化膦、氧化胂及其组合构成的组的供电子官能团。公开了一种方法，所述方法包括：i)提供光刻胶组合物，其包含：溶剂；以及具有根据式(1)的结构的过氧配合物：[C']k[M'w(O2)x(L')yOu]   (1)，其中，w为1或2，x为1至4的整数，y为1至4的整数，u为0或1，M'w(O2)x(L')yOu具有0至-3的电荷，C'为具有+1至+3的电荷的任选反离子，k为0至3的整数，M'为选自由Ta、Nb、V、Mo、Co、Zn、Sb、Fe、W、Zr、Hf、Sn、Pb、Cr、Re、Ti及其组合构成的组的金属离子，M'具有+1至+6的氧化态，L'为具有0至-4的电荷的氧化稳定有机配体，并且L'包含选自由羧化物、醇化物、胺、氧化胺、膦、氧化膦、氧化胂及其组合构成的组的供电子官能团；ii)将所述光刻胶组合物设置在基板的表面上并去除所述溶剂，从而形成设置在基板上的光刻胶层；iii)使所述光刻胶层对选自由电子束、x-射线和紫外线(UV)辐射构成的组的辐射成像曝光；以及iv)在水性和/或有机显影剂中使曝光过的光刻胶层显影，从而形成包括设置在基板上的图案化的光刻胶层的分层结构，图案化的光刻胶层包括包含曝光过的光刻胶的形貌特征。还公开了一种光刻胶组合物，所述光刻胶组合物包含：金属盐，其包含选自由钛(IV)、铌(V)和钽(V)构成的组的金属离子；有机羧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种式(3)的物质组合物：[C']k[Ta(O2)x(L')y]     (3)，其中，x为1至4的整数，y为1至4的整数，Ta(O2)x(L')y具有0至‑3的电荷，C'为具有+1至+3的电荷的反离子，k为0至3的整数，L'为具有0至‑4的电荷的氧化稳定有机配体，并且L'包含选自由羧化物、醇化物、胺、氧化胺、膦、氧化膦、氧化胂及其组合构成的组的供电子官能团。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.02.27 US 13/405,5871.一种式(3)的物质组合物：
[C']k[Ta(O2)x(L')y]     (3)，
其中，
x为1至4的整数，
y为1至4的整数，
Ta(O2)x(L')y具有0至-3的电荷，
C'为具有+1至+3的电荷的反离子，
k为0至3的整数，
L'为具有0至-4的电荷的氧化稳定有机配体，并且
L'包含选自由羧化物、醇化物、胺、氧化胺、膦、氧化膦、氧化
胂及其组合构成的组的供电子官能团。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中x为3，y为1，并且k
为3。
3.根据权利要求1所述的组合物，其中L'包含选自由羧化物和
醇化物构成的组的官能团。
4.根据权利要求1所述的组合物，其中L'为选自由草酸根
(C2O4-2)、乳酸根(C3H4O3-2)、乙醇酸根(C2H2O3-2)及其组合构
成的组的二价阴离子。
5.根据权利要求1所述的组合物，其中C'为铵根(NH4+)。
6.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物为
[NH4]3[Ta(O2)3(C2O4)]。
7.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物进一步包含1
至10个水合的水分子。
8.一种包含如根据权利要求1所述的组合物的光刻胶组合物，
其中所述光刻胶组合物适用于电子束光刻法、x-射线光刻法和/或利用
波长在10nm至400nm之间的紫外线辐射源的光刻法。
9.一种光刻胶组合物，包含：
溶剂；以及
具有根据式(1)的结构的过氧配合物：
[C']k[M'w(O2)x(L')yOu]   (1)，
其中，
w为1或2，
x为1至4的整数，
y为1至4的整数，
u为0或1，
M'w(O2)x(L')yOu具有0至-3的电荷，
C'为具有+1至+3的电荷的任选反离子，
k为0至3的整数，
M'为选自由Ta、Nb、V、Mo、Co、Zn、Sb、Fe、W、Zr、Hf、
Sn、Pb、Cr、Re、Ti及其组合构成的组的金属离子，
M'具有+1至+6的氧化态，
L'为具有0至-4的电荷的氧化稳定有机配体，并且
L'包含选自由羧化物、醇化物、胺、氧化胺、膦、氧化膦、氧化
胂及其组合构成的组的供电子官能团。
10.根据权利要求9所述的光刻胶组合物，其中M'选自由Ta、
Ti、Nb及其组合构成的组。
11.根据权利要求9所述的光刻胶组合物，其中u为0并且w为
1。
12.根据权利要求11所述的光刻胶组合物，其中M'为Ta。
13.根据权利要求9所述的光刻胶组合物，其中所述过氧配合物
选自由以下项构成的组：
[NH4]4[Ta2(O2)2(C3H4O3)4O]，其中C3H4O3为乳酸根(C3H4O3-2)，
[NH4]4[Ta2(O2)2(C2H2O3)4O]，其中C2H2O3为乙醇酸根(C2H2O3-2)，
[NH4]4[Nb2(O2)2(C3H4O3)4O]，其中C3H4O3为乳酸根(C3H4O3-2)，
[NH4]3[Ta(O2)3(C2O4)]，其中C2O4为草酸根(C2O4-2)，
[NH4]2[Ti(O2)2(C2O4)]，其中C2O4为草酸根(C2O4-...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·D·巴斯，L·K·森德伯格，G·M·沃尔拉夫，R·D·米勒，金昊彻，宋庆，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：美国;US