液体钛氧化物组合物、用于形成所述组合物的方法和用于使用所述组合物蚀刻基材的或覆盖基材的材料层的方法技术

提供了液体钛氧化物组合物、用于形成此类组合物的方法和用于使用此类组合物蚀刻材料层的方法。依照一个示例性的实施方案，液体钛氧化物组合物包含溶剂体系、有机钛酸酯和具有约140℃至约400℃的沸点的高沸点溶剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求于2013年6月6日提交的美国临时申请第61/831843号的权益。

总体上涉及金属氧化物组合物、用于形成所述组合物的方法和用于使用所述组合物蚀刻基材的或覆盖基材的材料层的方法，并且更特别地涉及液体钛氧化物组合物、用于形成所述组合物的方法和用于使用所述组合物蚀刻基材的或覆盖基材的材料层的方法。
技术介绍
由金属的醇/酚盐形成的聚合的金属氧化物膜已被用于多种应用。在半导体工业中，由于多种原因，钛氧化物已成为用作蚀刻掩膜的优选体系。依照通常的氟碳化合物基化学等离子体蚀刻率，钛氧化物膜展现出相对于氧化硅膜的在蚀刻选择性上的显著优点。还可以在低温下，甚至在室温下形成钛氧化物溶胶-凝胶。此外，在过氧化物和氢氟酸化学成分中，钛氧化物快速地蚀刻，提供了相对于其他暴露膜（exposedfilm）的高度除去选择性。恰当半导体器件特性的规模化持续时，该选择性促进了临界尺寸控制。但是，常规的钛氧化物组合物显现出许多挑战。钛氧化物蚀刻掩膜的形成通常涉及在半导体晶圆之上旋涂溶胶-凝胶形式的液体钛氧化物组合物。该方法往往导致不合需要的在晶圆背面的钛氧化物残留。在旋涂聚合物工业中，这样的表面张力引起的浇铸材料的包覆是普遍的，并称为“背面残留”。该背面残留最常位于晶圆背面的外周。重要的是通过清洁溶剂清洗（称为“背面清洗”，通常在旋涂过程的后续阶段施用）除去这些残留以避免下游工具装置的污染。但是，当前的背面清洗剂（rinse），例如丙二醇甲醚乙酸酯（PGMEA）、甲基异丁基甲醇（MIBC）、丙酮和其他，仅可部分地除去这些背面钛氧化物残留。除了可以通过清洁溶剂除去，钛氧化物组合物一旦沉积在半导体晶圆上并任选地烘烤，其还应当保持耐受这些溶剂以及在集成电路工业中使用的其他化学成分，并且更具体是在平版印刷中例如光刻胶浇铸溶剂和光刻胶显影剂，例如2.3%的四甲基氢氧化铵水溶液（TMAH）。相应地，需要的是，提供在背面清洗过程中容易地用清洁溶剂除去的液体钛氧化物组合物，并且当在高于预设温度的温度下烘烤所述组合物时，其耐受这些溶剂清洗剂以及除此之外的光刻胶显影剂。此外，需要的是，提供用于形成此类液体钛氧化物组合物的方法。还需要的是，提供用于使用此类液体钛氧化物组合物蚀刻基材的或覆盖基材的材料层的方法。更进一步地，多个实施方案的其他所需的特性和特征将由随后的详细描述和所附的权利要求连同随附的附图和本
技术介绍
而变得显现。专利技术概述提供了液体钛氧化物组合物、用于形成此类组合物的方法和用于使用此类组合物蚀刻基材的或覆盖基材的材料层的方法。依照一个示例性的实施方案，液体钛氧化物组合物包含溶剂体系、有机钛酸酯和具有约140℃至约400℃的沸点的高沸点溶剂。依照另一个示例性的实施方案，液体组合物包含式Ti(OR)4的有机钛酸酯，其中每个R可以不同，并且R是具有1至6个碳的烷基或者R是氧亚烷基（alkyleneoxide）。液体组合物进一步包含醇、组合物稳定剂和具有约140℃至约400℃的沸点的高沸点溶剂。液体组合物一旦沉积在基材上并固化以形成固化膜，以基于固化膜的总重量的约25至约55wt%的量包含钛。还提供了依照一个示例性的实施方案的用于形成液体钛氧化物体系的方法。所述方法包括将有机钛酸酯添加至溶剂体系以形成混合物。所述有机钛酸酯具有式：Ti(OR)4，其中每个R可以不同，并且R是具有1至6个碳的烷基或者R是氧亚烷基。将高沸点溶剂添加至混合物。所述高沸点溶剂具有约140℃至约400℃的沸点。进一步提供了依照一个示例性的实施方案的蚀刻基材的或覆盖基材的材料层的方法。所述方法包括提供钛氧化物组合物。所述组合物包含溶剂体系、有机钛酸酯和具有约140℃至约400℃的沸点的高沸点溶剂。所述方法还包括沉积钛氧化物组合物使其覆盖材料层。用清洁溶剂清洗来从基材的背面清洁钛氧化物组合物的残留。烘烤钛氧化物组合物并图案化以制备图案化的掩膜，并且用所述图案化的掩膜蚀刻材料层。专利技术详述以下的详细描述本质上仅是示例性的，并不旨在限制多个实施方案或其应用及用途。此外，并无意图受任何存在于前述
技术介绍
或之后的详细描述中的理论的限制。依照多个实施方案，提供了液体钛氧化物组合物。钛氧化物组合物适合于用作半导体工艺中的蚀刻掩膜。此外，钛氧化物组合物可以用于其他的应用，例如抗反射涂层。在一个实施方案中，以抑制在钛氧化物组合物形成过程中的交联的方式形成钛氧化物组合物。在这一点上，可以无水地形成液体钛氧化物组合物。除此之外或者作为替代方案，可以基本无酸地形成所述组合物。除此之外或者作为替代方案，所述组合物可以包含组合物稳定剂。在另一个实施方案中，钛氧化物组合物包含具有约140℃至约400℃的沸点的高沸点溶剂。如在下文更详细地描述的，高沸点溶剂提高了起始不溶温度从而钛氧化物组合物更可溶于背面清洗清洁溶剂中，用于除去钛氧化物残留，例如在晶圆背面周围上的钛氧化物残留。依照一个示例性的实施方案，液体钛氧化物组合物包含有机钛酸酯。在本文使用中的“有机钛酸酯”是指含钛和氧的有机材料，其可以包括聚合的、非聚合的或半聚合的形式，包括聚合前体。在本文中有用的有机钛酸酯由式Ti(OR)4的钛有机氧化物形成，其中R是具有1至6个碳原子的烷基或者R是氧亚烷基，并且所述式的四个R不必相同。适合的有机钛酸酯的实例包括钛酸四异丙酯（TIPO）、钛酸四乙酯、钛酸四丙酯、钛酸四丁酯、钛酸四异丁酯、钛酸四叔丁酯、钛酸四己酯、(聚氧亚乙基)三异丙氧基钛（titanium(polyethyleneoxide)triisopropoxide）、二异丙氧基(双-乙酰丙酮)钛（titaniumdiisopropoxide(bis-2,4-pentanedionate)）和其混合物。此外，有机钛酸酯可以为钛的醇/酚盐和钛-氧骨架聚合物。所述钛-氧骨架聚合物可以具有羟基和/或烷氧基和/或丙酮化物（acetonate）侧基，并且/或者可以具有约200至约1000万Da的分子量。液体钛氧化物组合物还包含溶剂体系。基于若干标准选择最优的溶剂，所述标准的范围为组合物的膜涂布质量、闪点、粘度和货架寿命稳定性。在一个示例性的实施方案中，溶剂体系包括一种或多种醇。适合在溶剂体系中使用的醇可以是为有机钛酸酯溶剂的任何液体醇。示例性的醇包括但不限于甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、叔丁醇、仲丁醇、1-丙氧基-2-丙醇、丙二醇单甲醚（PGME）、乙二醇、丙二醇等，以及其混合物。溶剂体系还可以包含其他充当有机钛酸酯溶剂的组分，例如醚、酯、醛、羧酸、二醇醚、聚二醇醚、氟代烷烃、氯代烷烃和其混合物。在另一个实施方案中，溶剂体系除醇之外还包含水，例如去离子水。水以仅使得部分水解发生的量存在。例如，水可以以约1:55至约1:167的水:总的醇的比率存在。除此之外或者作为替代方案，水可以以有机钛酸酯中每摩尔钛0.05至约3.0摩尔的量存在。在一个替代的实施方案中，旋涂的液体钛氧化物组合物基本不包含水。在本文中使用的术语“基本无水”是指不具有水，或者该水的量不会使得液体本文档来自技高网...

【技术保护点】
液体钛氧化物组合物，包含：溶剂体系；有机钛酸酯；和具有约140℃至约400℃的沸点的高沸点溶剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.06.06 US 61/8318431.液体钛氧化物组合物，包含：
溶剂体系；
有机钛酸酯；和
具有约140℃至约400℃的沸点的高沸点溶剂。
2.权利要求1的液体钛氧化物组合物，其中当旋涂于硅基材上并经受PGMEA时的所述液体钛氧化物组合物的起始不溶性温度高于当旋涂于类似的硅基材上并经受PGMEA时的不具有高沸点溶剂的相同的液体钛氧化物组合物的起始不溶性温度。
3.权利要求1的液体钛氧化物组合物，其中所述有机钛酸酯包括钛的醇/酚盐。
4.权利要求1的液体钛氧化物组合物，其中所述有机钛酸酯包括钛-氧骨架聚合物。
5.权利要求1的液体钛氧化物组合物，其中所述溶剂体系包含醇。
6.权利要求1的液体钛氧化物组合物，其中所述溶剂体系包含水。
7.权利要求1的液体钛氧化物组合物，其中所述液体钛氧化物组合物基本不含水。
8.权利要求1的液体钛氧化物组合物，其中所述液体钛氧化物组合物基本不含酸。
9.权利要求1的液体钛氧化物组合物，其中所述有机钛酸酯具有式Ti(OR)4，其中每个R不必相同，并且R是具有1至6个碳的烷基或者R是氧亚烷基。
10.权利要求9的液体钛氧化物组合物，其中所述有机钛酸酯包括钛酸四异丙酯（TIPO）、钛酸四乙酯、钛酸四丙酯、钛酸四丁酯、钛酸四...

【专利技术属性】
技术研发人员：HX徐，RA斯皮尔，RY梁，LM梅廷，谢松元，ZB吴，J肯尼迪，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：美国;US