旋涂硬掩膜材料制造技术

本文公开并且要求保护的是用于形成旋涂硬掩膜的组合物，其具有富勒烯衍生物和交联剂。还公开了用于形成硬掩膜的工艺。

Spin coating hard mask material

Disclosed herein is a composition for forming spin coated hard masks having fullerene derivatives and cross-linking agents. A process for forming a hard mask is also disclosed.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】旋涂硬掩膜材料专利
本专利申请是在用于半导体制造的成像的领域中并且更具体地是在使用旋涂(spin-on)制剂的蚀刻掩蔽(etchmasking)的领域中。背景半导体装置的最小特征尺寸继续收缩以能够增加装置密度。实现这样的高密度图案化(patterning)的一种方法是使用薄的光致抗蚀剂膜以缓解问题：在显影之后高纵横比抗蚀剂(resist)特征的此类图案塌陷(patterncollapse)。该问题的一种可能的解决方案包括使用高分辨率、高灵敏度和高蚀刻耐久性(etchdurability)的富勒烯抗蚀剂(fullereneresist)。然而，即使由此类抗蚀剂产生的纵横比可以高达5:1，总蚀刻深度明显地受可用的抗蚀剂厚度限制。多层硬掩膜堆叠(multilayerhard-maskstack)可以允许另外增大蚀刻的图像的纵横比。此类方法可以使用通过化学气相沉积在真空中沉积的厚的无定形碳，所述无定形碳然后涂覆有薄的富含硅的层(thin-siliconrichlayer)。然后，薄的光致抗蚀剂膜足以使富含硅的层图案化；因此避免图案塌陷。富含硅的层依序被用作硬掩膜，以使碳图案化，给出适于提供用于蚀刻硅晶圆的掩膜的高纵横比碳图案。通过从富含硅的材料至富含碳的材料交替(并且反之亦然)，可以完成各种基底的总蚀刻选择性的优化。近年来，气相沉积的材料已经被旋涂蚀刻掩膜(spin-onetchmask)替代。例如，如vanDelft等人,J.Vac.Sci.Technol.B,18(2000)3419所报告的，酚醛清漆-氢基倍半硅氧烷(HSQ)双层堆叠(novolak-hydridosilsesquioxane(HSQ)bilayerstack)被用于实现具有3.25:1的纵横比的40nm半节距分辨率(half-pitchresolution)以及具有20:1的纵横比的分离的40nm线。然而，下方的HSQ层的基于氟的蚀刻导致图案化的酚醛清漆特征的膨胀，导致波状畸变(wave-likedistortion)。因此，对于旋涂硬掩膜材料(spin-onhard-maskmaterial)仍存在需求，该旋涂硬掩膜材料经得起下方的层的基于氟的蚀刻而不畸变，使得可以产生高分辨率图案。附图简述图1图示用于使用旋涂硬掩膜产生高纵横比、高分辨率特征的工艺。图2图示用本文描述的材料形成硬掩膜、加热膜并且进行溶剂浸泡(solventsoak)的结果。图3示出根据在图1中陈述的方案被蚀刻到约100nm的碳中的25nm线和空间。附图详述图1示出用于使用旋涂硬掩膜产生高纵横比、高分辨率特征的工艺。在此实施方案中，初始堆叠(initialstack)1是基底；所述基底上已经被涂覆旋涂硬掩膜、富含硅的层和光致抗蚀剂。平版印刷步骤2使光致抗蚀剂图案化。在方案3中，图案化的光致抗蚀剂充当用于富含硅的层的蚀刻掩膜，所述蚀刻掩膜依序充当用于下方的旋涂硬掩膜层4的蚀刻掩膜。然后，硬掩膜层被用作用于基底5的蚀刻掩膜并且富含硅的层可以如所描绘的被蚀刻或可以需要单独的蚀刻步骤。最后，氧蚀刻(oxygenetch)被用于除去旋涂硬掩膜6。在图1中示出的实施方案仅是用于说明的一个实施例并且不意图是限制性的。例如，包含硅的光敏组合物可以被利用以替代被布置在富含硅的层上的光致抗蚀剂。图2示出用本文描述的材料形成硬掩膜、加热膜并且进行溶剂浸泡的结果。具体地，来自实施例2和实施例3(下文描述的)的制剂被旋转涂覆至基底上并且在各种温度下被烘烤。在氯苯:异丙醇(1:1w/w)溶液中浸泡之前和之后，比较它们的厚度。转向实施例2的膜，将如在不同温度下烘烤、但不暴露于溶剂浸泡11的膜的归一化的厚度与在不同温度下烘烤的但暴露于溶剂浸泡12的相同的膜进行比较。转向实施例3的膜，将如在不同温度下烘烤的但不暴露于溶剂浸泡13的膜的归一化的厚度与在不同温度下烘烤的但暴露于溶剂浸泡14的相同的膜进行比较。图3示出根据在图1中陈述的方案被蚀刻到约100nm的碳中的25nm线和空间。用于形成在图3中示出的图像的工艺的细节在下文被提供。详述如本文所使用的，连接词“和”意图是包含性的并且连接词“或”不意图是排他性的，除非另外指示。例如，措辞“或、可选择地”意图是排他性的。如本文所使用的，“脂环族”化合物是既为脂肪族的又是环状的有机化合物。脂环族化合物可以包含一个或更多个全碳环，所述全碳环可以是饱和的或不饱和的，但不具有芳香族特性。脂环族化合物可以或可以不具有附接的脂肪族侧链。如本文所使用的，术语“示例性”被用于指示实例而不一定被用于指示优选物。本文公开并且要求保护的是用于形成旋涂硬掩膜的组合物，所述组合物包含：富勒烯衍生物，其由以下通式(I)表示其中n是1-6的整数，Q为在富勒烯中的碳原子数，是60、70、76、78、80、82或84，R1代表第一取代基，所述第一取代基包括酯、醇、酚、胺、酰胺、酰亚胺或羧酸，并且R2代表第二取代基，所述第二取代基包括氢、卤素、C6-C20芳基、C1-C20烷基、酯、醇、酚、胺、酰胺、酰亚胺或羧酸；以及交联剂，其包含两种或更多种热反应性基团或催化反应性基团(thermallyorcatalyticallyreactivegroup)。本文还公开并且要求保护的是用于形成上文实施方案的旋涂硬掩膜的组合物，所述组合物还包含热致酸发生剂(thermalacidgenerator)。本文还公开并且要求保护的是用于形成上文实施方案的旋涂硬掩膜的组合物，所述组合物还包含光致酸发生剂(photoacidgenerator)。本文还公开且要求保护的是用于形成上文实施方案的旋涂硬掩膜的组合物，所述组合物还包含溶剂，例如聚乙二醇单甲醚乙酸酯(polyethyleneglycolmonomethyletheracetate)、乳酸乙酯、茴香醚、甲苯、氯仿、氯苯、邻二氯苯、间二氯苯、对二氯苯、邻二甲苯、间二甲苯、对二甲苯、二硫化碳或其组合。本文还公开且要求保护的是用于形成上文实施方案的旋涂硬掩膜的组合物，其中该组合物包含不同尺寸的多于一种富勒烯材料，富勒烯中的一种是C60富勒烯并且另一种是C70富勒烯。本文还公开且要求保护的是用于形成上文实施方案的旋涂硬掩膜的组合物，其中该组合物包含多于这两种富勒烯，例如其可以包含基于C76、C78、C80、C82或C84富勒烯分子的一种或更多种另外尺寸的富勒烯。本文还公开且要求保护的是用于形成上文实施方案的旋涂硬掩膜的组合物，其中该组合物包含被富勒烯上的一个或更多个取代基例如在1个和6个之间的取代基取代的富勒烯。本文还公开且要求保护的是用于形成上文实施方案的旋涂硬掩膜的组合物，其中该组合物包含被一个或更多个取代基取代的富勒烯，所述取代基是羧酸。本文还公开且要求保护的是用于形成上文实施方案的旋涂硬掩膜的组合物，其中该组合物包含交联剂，所述交联剂是胺，诸如例如苯胺。交联剂的某些可以包含2种或更多种胺，例如二苯胺，并且可以在芳香族骨架上被取代。例如，交联剂可以是如本文所描述的芴二苯胺(fluorenedianiline)(4,4’(9-亚芴基)二苯胺)或三苯基甲烷胺(triphenylmethaneamine)。其他交联剂包括聚芳香族胺(polyaromat本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于形成旋涂硬掩膜的组合物，所述组合物包含：a.富勒烯衍生物，其由以下通式表示

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于形成旋涂硬掩膜的组合物，所述组合物包含：a.富勒烯衍生物，其由以下通式表示其中n是1-6的整数，Q为在所述富勒烯中的碳原子数，是60、70、76、78、80、82或84，R1代表第一取代基，所述第一取代基包括酯、醇、酚、胺、酰胺、酰亚胺或羧酸，并且R2代表第二取代基，所述第二取代基包括氢、卤素、C6-C20芳基、C1-C20烷基、酯、醇、酚、胺、酰胺、酰亚胺或羧酸，b.交联剂，其包含两种或更多种热反应性基团或催化反应性基团。2.如权利要求1所述的组合物，还包含一种或更多种另外的富勒烯衍生物，其中Q的至少一种＝60，并且至少第二种Q＝70。3.如权利要求2所述的组合物，还包含一种或更多种热致酸发生剂。4.如权利要求2所述的组合物，其中R1是羧酸。5.如权利要求4所述的组合物，其中所述交联剂是聚芳香族二胺。6.如权利要求5所述的组合物，其中所述聚芳香族物质是4,4’-(9-亚芴基)二苯胺。7.如权利要求2所述的组合物，其中所述交联剂选自环氧酚酚醛清漆树脂、环氧甲酚酚醛清漆树脂、环氧双酚A树脂、环氧双酚A酚醛清漆树脂、环氧双酚C树脂、烷醇甲基三聚氰胺树脂、烷醇甲基甘脲树脂、烷醇甲基胍胺树脂、烷醇甲基苯并胍胺树脂、糖基脲树脂或醇酸树脂。8.如权利要求7所述的组合物，还包含一种或更多种热致酸发生剂。9.如权利要求8所述的组合物，其中所述一种或更多种热致酸发生剂选自有机磺酸的烷基酯、有机磺酸的脂环族酯、有机磺酸的胺盐、有机磺酸的2-硝基苄酯、有机磺酸的4-硝基苄酯、有机磺酸的安息香酯、...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚历克斯·菲利普·格雷厄姆·罗宾逊，安德烈亚斯·弗罗姆霍尔德，艾伦·布朗，汤姆·拉达，
申请(专利权)人：亚历克斯·菲利普·格雷厄姆·罗宾逊，安德烈亚斯·弗罗姆霍尔德，艾伦·布朗，汤姆·拉达，
类型：发明
国别省市：英国,GB