[发明专利]硬掩模表面处理

说明书

技术领域

本发明主要涉及半导体制造领域，进一步涉及半导体制造所使用的硬掩模领域。

背景技术

随着在193nm浸没式光刻中临界尺寸和间距的持续降低，已经越来越流行在集成电路制作特定层中使用硬掩模，这应归因于硬掩模材料优异的选择性刻蚀。通过化学气相沉积(CVD)，施加诸如氮化钛类的特定金属硬掩模至加工后的晶片上。在集成电路制作的常规技术中，通过CVD或者旋涂技术施加无定形碳硬掩模和硅硬掩模(或者硅减反射层或SiARC)。旋涂金属硬掩模现正在集成电路工业中获得关注，部分归因于跟常规方法相比潜在地减少花费，以及制作工艺的简化。

含氧金属硬掩模的大体特点是：膜包含主要为(-M-O-)_n链接的无机域(含氧金属域)，其中M为金属且n＞1，而且还可以包括诸如碳等少量其它元素。其它诸如混合域的硬掩模，包含有含氧金属域和金属氮化物域。通常，含氧硬掩模可以包含例如Hf、Zr、Ti、W、Al、Ta和Mo等一个或多个金属。包括含氧金属域的硬掩模涂层的耐刻蚀性，部分来说取决于所用特定的金属以及(-M-O-)_n域的含量，域含量的增加伴随着提供了更好的耐刻蚀性。

固化的含氧金属硬掩模层通常比随后施加的诸如光刻胶的有机层具有更高的表面能(或者更小的水接触角)。这种表面能的错配导致含氧金属硬掩模层和随后施加的有机层之间的粘结性较差。如果随后施加光刻胶层，表面能的错配将导致严重的图案坍塌。

表面处理是在半导体制作中所熟知的。例如，通常用六甲基二硅胺(HMDS)处理硅或者氧化硅表面，以提高与涂在其上有机层之间的粘结性。然而，用HMDS处理含氧金属硬掩模，无法有效阻止随后施加的阻光层的图案坍塌。因此，仍然需要有效的含氧金属硬掩模表面处理，以降低含氧金属硬掩模与随后施加的例如光刻胶的有机层之间的水接触角错配性。通过如下的发明，可以实现这种以及其它需求。

发明内容

本发明提供一种处理含氧金属硬掩模层表面的方法，所述掩模层包括具有(-M-O-)_n键的无机域(domain)，其中M为第3族至第14族的金属，n＞1，所述方法包括：将硬掩模表面与表面处理组合物接触，以涂布硬掩模表面，其中该表面处理组合物包括有机溶剂和含表面处理基团的表面处理剂。这种处理改变(降低)了硬掩模的表面能，从而与随后施加的有机层基本匹配。优选地，所述硬掩模层设置在电子设备基体上。优选的，含氧金属硬掩模层主要包括具有(-M-O-)_n键的无机域，其中M为第3族至第14族的金属，n＞1。在与表面处理组合物接触之前，硬掩模表面具有第一水接触角，接触后具有第二水接触角，其中第二水接触角大于第一水接触角。优选的，第二水接触角≥55°，更优选为55-70°，还更优选为60-70°。

另外，通过本发明还提供一种设置在电子设备基体上的含氧金属硬掩模层，该硬掩模层主要包括含(-M-O-)_n键的无机域，其中M为第3族至第14族金属，n＞1，表面水接触角≥55°。优选的，该含氧金属硬掩模层表面水接触角为55-70°，更优选的60-70°。

本发明进一步提供一种形成图案化含氧金属硬掩模的方法，包括：提供具有含氧金属硬掩模层的基体；用表面处理组合物涂覆硬掩模表面，所述表面处理组合物包括有机溶剂和含表面处理基团的表面处理剂，表面处理基团选自被保护的羟基和被保护的羧基；使表面处理组合物经受如下条件，所述条件足以形成具有图案的硬掩模层，该图案为具有较低表面能的第一区域和较高表面能的第二区域。优选的第一区域的静态水接触角≥55。更优选的，第二区域静态水接触角≤50°。

附图说明

图1显示用表面处理组合物处理的设置在含氧铪硬掩模上的光致抗蚀剂层与未经过该处理的含氧铪硬掩模上的光致抗蚀剂层相比较，相应的临界尺寸和剂量反应。

具体实施方式