图案化材料、图案化组合物和图案形成方法技术

本申请涉及一种图案化材料、图案化组合物和图案形成方法。本申请的图案化材料具有金属氧团簇骨架、辐射敏感性有机配体和第二配体，所述辐射敏感性有机配体经由配位原子而与金属M配位，所述配位原子为选自氧原子、硫原子、硒原子、氮原子、磷原子中的至少一种，并且所述辐射敏感性有机配体为单齿配体或者为两齿以上的配体；所述第二配体为无机离子或配位基团。团。团。

【技术实现步骤摘要】
图案化材料、图案化组合物和图案形成方法


[0001]本申请涉及图案化材料、辐射敏感性图案化组合物、图案形成方法、图案化基材、基材的图案化方法和集成电路器件的领域，尤其涉及一种图案化材料、包含该图案化材料的辐射敏感性图案化组合物、使用该图案化材料的图案形成方法、采用该图案化材料形成的图案化基材、采用该图案化基材进行的基材的图案化方法和包含采用该基材的图案化方法形成的表面结构的集成电路器件。

技术介绍

[0002]伴随消费者电子产品，尤其是如平板电脑、笔记本电脑、数码相机、移动电话、可穿戴电子设备、虚拟现实设备等各种终端的小型化和高性能化，对于集成电路(IC)器件的高集成化的要求也越来越高，单位面积内芯片算力需要逐步提高，电子产品效能需要越来越高。支撑集成电路行业快速发展，尤其是针对单位面积内芯片算力提高，即对应关键尺寸越来越小，离不开图案化技术的迅猛发展。对于集成电路的图案化工艺，当前已发展到可支撑N5nm制程节点量产。尤其是，该图案化工艺通常包括以下步骤：以既定的图案为模板，透过模板照射涂覆的基材膜层，以形成具有被照射涂层区域和具有未被照射涂层区域的被照射结构；以及选择性地溶解清洗被照射的结构或未被照射的结构，所残留的材料形成的图案与模板上的图案相同；残留的图案化材料通常在刻蚀步骤上具有抗刻蚀性，任选地可以设置保护底层材料，从而基片不被刻蚀或被缓慢刻蚀，进而形成图形向底层基材转移，在基片上如硅片上形成图案，该图案来自于最初选择性曝光的图案。具体的流程如图1所示。
[0003]在最先进的应用短波长15nm以下的射线实现图形化的过程中，图案化技术光源传输效率低，要求图案化材料敏感性高，通常曝光能量要在30mJ/cm2以内，最高分辨率要求达到20nm以下，LER/LWR边沿粗糙度要求在分辨率的8％以内。当前所搭配的图案化材料，并不能满足最先进图案化所能理论达成的最高分辨率，即10nm以下。当前所存在的几种材料体系为：有机高分子型、有机小分子型、金属有机型、有机硅型等。其中有机高分子型材料体系为传统图案化材料，在应用15nm以下短波长前，均采用有机高分子材料体系，但当图案化光源波长降低到15nm以下后，所形成图形分辨率要求提升，然而有机高分子材料体系当前所形成的图案分辨率极限在13nm左右，故业界开展多种材料体系探索。有机硅材料体系的分辨率高，分子尺寸小，但硅对15nm以下光源敏感性低，所需曝光能量极高。
[0004]作为金属有机型材料体系的金属有机团簇型图案化材料备受瞩目，因团簇材料已被各领域研究多年，有成熟的材料资源库，其对15nm以下光源敏感性高，且其组成元素及方式均有多样化的特点，可供选择的分子团簇尺寸范围大，性质可调范围大。尤其是，采用尺寸在小于2nm的团簇型分子，具有提升最终图案分辨率，降低边沿粗糙度，提升敏感性的潜在优势。当前材料库庞大，但是，金属有机团簇型图案化材料的性能尚不完善，多路径探索仍在进行当中。
[0005]然而，现有技术中已经开发的金属有机团簇型图案化材料通常会导致在曝光后产生CO2等气体，污染曝光机台内部，从而导致难以用于工业大规模生产，并不利地影响所形
成的图案的分辨率和边沿粗糙度。另外，现有技术中的金属有机团簇型图案化材料的结构稳定性和辐射敏感性也存在改进的空间。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，提出了一种图案化材料，该图案化材料的结构稳定均匀且灵活可调、分子尺寸小、对辐射(例如对紫外光、X射线或电子束，尤其对波长为15nm以下的紫外光、X射线及电子束)的敏感性高(对于紫外光和X射线而言曝光能量为200mJ/cm2以下即可，对于电子束而言，曝光能量为100μC/cm2以下即可)、在曝光过程中几乎不会产生有害气体(即低脱气性优异)，因此，该图案化材料可作为正型图案化材料或者负型图案化材料且适用于不同场景，在曝光后能够得到分辨率高(能够实现分辨率为100nm以下，进一步能够实现分辨率为10nm以下)、图案边缘清晰性高(边沿粗糙度可实现为图案分辨率的30％以下)且抗蚀刻性强的图案，并且在曝光过程中几乎不会对曝光设备腔体产生气体污染；另外，该图案化材料的合成方法及流程简单，便于大规模生产。
[0007]还提出了一种辐射敏感性图案化组合物，其可作为正型图案化组合物或者负型图案化组合物并且适用于不同场景，在曝光后能够得到分辨率高、图案边缘清晰性高且抗蚀刻性强的图案，并且在曝光过程中几乎不会对曝光设备腔体产生气体污染。
[0008]还提出了一种图案形成方法，其能够以高效率形成分辨率高、图案边缘清晰性高且抗蚀刻性强的图案，并且在曝光过程中几乎不会对曝光设备腔体产生气体污染。
[0009]还提出了一种图案化基材，其由于包含能够具有分辨率高、图案边缘清晰性高且抗蚀刻性强的图案的图案化膜，适用于在各种应用场景中在各种基材上形成具有分辨率高、图案边缘清晰性高的表面结构。
[0010]还提出了一种基材的图案化方法，其由于采用上述图案化基材来进行，能够在各种基材上获得具有分辨率高、图案边缘清晰性高的表面结构，特别是适用于制备期望具有分辨率高、图案边缘清晰性高的表面结构的高集成化优异的集成电路。
[0011]还提出了一种集成电路器件，其由于采用上述基材的图案化方法来形成表面结构，能够具有优异的高集成化。
[0012]第一方面，本申请的实施例提供了一种图案化材料，其具有由金属M
‑
氧桥键构成的金属氧团簇骨架、辐射敏感性有机配体和第二配体，
[0013]所述辐射敏感性有机配体经由配位原子而与金属M配位，所述配位原子为选自氧原子、硫原子、硒原子、氮原子、磷原子中的至少一种，并且所述辐射敏感性有机配体为单齿配体或者为两齿以上的配体；所述第二配体为无机离子或配位基团。
[0014]在此情况下，本申请的图案化材料为金属氧簇型材料，其结构稳定均匀且灵活可调、分子尺寸小、对辐射(例如对紫外光、X射线或电子束，尤其对波长为15nm以下的紫外光、X射线及电子束)的敏感性高(对于紫外光和X射线而言曝光能量为200mJ/cm2以下即可，对于电子束而言，曝光能量为100μC/cm2以下即可)、在曝光过程中几乎不会产生有害气体(即低脱气性优异)，因此，该图案化材料可作为正型图案化材料或者负型图案化材料且适用于不同场景，在曝光后能够得到分辨率高(能够实现分辨率为100nm以下，进一步能够实现分辨率为10nm以下)、图案边缘清晰性高(边沿粗糙度可实现为图案分辨率的30％以下)且抗蚀刻性强的图案，并且在曝光过程中几乎不会对曝光设备腔体产生气体污染；另外，该图案
化材料的合成方法及流程简单，便于大规模生产。
[0015]根据第一方面，在所述图案化材料的第一种可能的实现方式中，所述图案化材料由以下通式(1)所示：
[0016]M
x
O
y
(OH)
n
(L1)
a
(L2)
b
(L3)
c
(L4)
d
X
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种图案化材料，其特征在于，具有：由金属M
‑
氧桥键构成的金属氧团簇骨架、辐射敏感性有机配体和第二配体，所述辐射敏感性有机配体经由配位原子而与金属M配位，所述配位原子为选自氧原子、硫原子、硒原子、氮原子、磷原子中的至少一种，并且所述辐射敏感性有机配体为单齿配体或者为两齿以上的配体；所述第二配体为无机离子或配位基团。2.根据权利要求1所述的图案化材料，其特征在于，所述图案化材料由以下通式(1)所示：M
x
O
y
(OH)
n
(L1)
a
(L2)
b
(L3)
c
(L4)
d
X
m
ꢀꢀꢀꢀ
通式(1)通式(1)中，3≤x≤72，0≤y≤72，0≤a≤72，0≤b≤72，0≤c≤72，0≤d≤72，0≤n≤72，0≤m≤72，y+n+a+b+c+d+m≤8x，x、y、a、b、c、d、m、n均为整数且a、b、c、d不同时为0；所述L1，L2，L3，L4各自单独地或者以两个以上共存于同一配体的方式作为所述辐射敏感性有机配体；X为所述第二配体。3.根据权利要求1或2所述的图案化材料，其特征在于，所述金属M包括选自铟、锡、钛、钒、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌、锆、铌、钼、钯、铂、银、镉、锑、碲、铪、钨、金、铅、铋中的至少一种。4.根据权利要求3所述的图案化材料，其特征在于，所述金属M还包含选自钠、镁、铝、钾、钙、钪、镓、锗、砷、铷、锶、钇、锝、钌、铑、铯、钡、镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钽、铼、锇、铱、汞、钋中的至少一种。5.根据权利要求1
‑
4中任意一项所述的图案化材料，其特征在于，所述配位原子为氧原子，所述辐射敏感性有机配体中该氧原子不形成羧基和过氧化键。6.根据权利要求1
‑
5中任意一项所述的图案化材料，其特征在于，所述配位基团为选自卤素基团、羧酸基团、磺酸基团、硝基、脂肪醇基团、芳香醇基团、脂肪烃基团、芳香烃基团中的至少一种；所述无机离子为选自卤素离子、SO
42
‑
、NO3‑
中的至少一种。7.根据权利要求2所述的图案化材料，其特征在于，所述L1，L2，L3，L4分别地源自醇胺类、醇类、酚类、含氮杂环化合物、腈类、膦类、膦酸类、硫醇类、有机硒化合物中的至少一种。8.根据权利要求1
‑
7中任意一项所述的图案化材料，其特征在于，所述图案化材料为由以下通式(1
‑
1)所示的铟氧簇型材料：[M4(μ4
‑
O)]
x1
M
x2
O
y
(OH)
n
X
m
(L1)
a
(L2)
b
(L3)
c
(L4)
d
ꢀꢀꢀꢀꢀ
通式(1
‑
1)通式(1
‑
1)中，M至少包含铟；1≤x1≤12，0≤x2≤24，0≤y≤24，0≤a≤36，0≤b≤36，0≤c≤36，0≤d≤36，0≤n≤24，0≤m≤24，y+n+m+a+b+c+d≤31(x1)+8(x2)，x1、x2、y、a、b、c、d、m、n均为整数且a、b、c、d不同时为0；所述L1，L2，L3，L4各自单独地或者以两个以上共存于同一配体的方式作为所述辐射敏感性有机配体；X...

【专利技术属性】
技术研发人员：张磊，仪晓凤，王迪，张宇，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：