[发明专利]硬掩模表面处理

说明书

硬掩模表面处理。提供了一种组合物，所述组合物包括：有机金属化合物；表面能为20‑49erg/cm²的表面处理聚合物，所述表面处理聚合物包含选自羟基、被保护的羟基、被保护的羧基及其混合的表面处理基团；和溶剂。

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。这种常规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

本发明提供一种组合物，包括：有机金属化合物；表面能20-40erg／cm²的表面处理剂，该表面处理剂包含选自羟基、被保护的羟基、被保护的羧基及其混合物的表面处理基团；和溶剂。

通过本发明还提供了一种形成含氧金属(oxymetal)硬掩模的方法，包括：提供基体；在基体表面涂膜上述组合物；使表面处理剂迁移至膜表面；固化该膜，形成含氧金属硬掩模层。该工艺提供的含氧金属硬掩模层，与常规硬掩模组合物形成的硬掩模层相比，表面的水接触角增加了。该工艺得到的含氧金属硬掩模层，水接触角一般≥55°，优选55-70°，更优选60-70°。进一步优选的，该工艺不包含用表面处理组合物处理含氧金属硬掩模表面的独立步骤。

而且，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，该硬掩模层包括含(-M-O-)_n链接的无机域，其中M为第3族至第14族金属，n>1，表面的水接触角≥55°。优选的，该含氧金属硬掩模层表面的水接触角为55-70°，更优选的60-70°。

另外，本发明提供一种形成图案化含氧金属硬掩模的方法，包括：提供基体；涂膜包含有机金属化合物的组合物；表面能20-40erg／cm²的表面处理剂，该表面处理剂包含选自被保护羟基、被保护羧基及其混合物的表面处理基团；基体表面的溶剂；使表面处理剂移至膜表面；固化膜层，形成的含氧硬掩模层，该含氧硬掩模层具有包含不同的表面能区域的图案化表面。

具体实施方式