[发明专利]包含金属氧化物的材料、其制备方法及其使用方法

说明书

具有高金属含量的组合物，其包含金属盐溶液、稳定剂和一种或多种任选的添加剂，其中所述金属盐溶液包含金属离子、抗衡离子和溶剂。所述组合物可用于在制造固态和集成电路器件中在基底上形成膜。

发明领域

本发明涉及可用于制造固态和集成电路器件的材料；其制备方法； 以及其使用方法。具体地，本发明涉及用于形成可用于制造固态和集成 电路器件的含金属氧化物膜的材料；其制备方法；以及其使用方法。

背景

金属氧化物膜可用于半导体工业中的各种应用，例如光刻硬掩模、 用于抗反射涂层和电光器件的底层。例如，光刻胶组合物用于制造小型 化电子组件的微光刻工艺中，例如用于制造计算机芯片和集成电路。通 常，将光刻胶组合物的薄涂层施涂到基底上，例如用于制造集成电路的 硅基晶片。然后烘烤涂覆的基底以从光刻胶中除去所需量的溶剂。然后 将基底的烘烤的、涂覆的表面以图像方式曝光于光化辐射，例如可见光、 紫外线、极紫外线、电子束、粒子束或X射线辐射。辐射在光刻胶的曝 光区域中引起化学转变。用显影剂溶液处理曝光的涂层以溶解并除去光 刻胶的辐射曝光区域或未曝光区域。

半导体器件小型化的趋势已经导致使用对越来越短的辐射波长敏 感的新型光刻胶，并且还导致使用复杂的多级系统来克服与这种小型化 相关的困难。

在光刻法中吸收抗反射涂层和底层用于减少由通常具有高反射性 的基底反射的辐射导致的问题。反射的辐射导致薄膜干涉效应和反射刻 痕。薄膜干涉或驻波导致临界线宽度尺寸的变化，这是由光刻胶膜中随 着光刻胶厚度变化总光强度的变化引起的。反射和入射曝光辐射的干涉 会导致驻波效应，从而扭曲穿过厚度的辐射的均匀性。随着光刻胶在包 含形貌特征的反射基底上图案化，反射刻痕变得严重，其通过光刻胶膜 散射光，导致线宽变化，并且在极端情况下，形成完全损失期望尺寸的 区域。涂覆在光刻胶下方和反射基底上方的抗反射涂层膜在光刻胶的光 刻性能方面提供了显著的改进。通常，将底部抗反射涂层施涂在基底上 并固化，然后施涂一层光刻胶。光刻胶以图像方式曝光并显影。然后通常使用各种蚀刻气体对曝光区域中的抗反射涂层进行干法蚀刻，并且由 此将光刻胶图案转移至基底。

含有大量难熔元素的底层可用作硬掩模以及抗反射涂层。当上覆盖 的光刻胶不能够提供足够高的抗干蚀刻性时，硬掩模是有用的，其用于 将图像转移到下面的半导体基底中。在这种情况下，可以使用硬掩模， 其抗蚀刻性足够高以将其上形成的任何图案转移到下面的半导体基底 中。当有机光刻胶与下面的硬掩模足够不同时这是可行的，从而可以找 到蚀刻气体混合物，这将允许光刻胶中的图像转移到下面的硬掩模中。 然后可以使用该图案化的硬掩模，使用适当的蚀刻条件和气体混合物以 将图像从硬掩模转移到半导体基底中，这是光刻胶本身在单个蚀刻工艺 的情况下不可能完成的任务。

新的光刻技术正在使用多个抗反射层和底层。在光刻胶不提供足够 的抗干蚀刻性的情况下，在基底蚀刻期间起到硬掩模的作用并且具有高 抗蚀刻性的用于光刻胶的底层和/或抗反射涂层是优选的。一种方法是 将硅、钛、锆或其他金属材料掺入到有机光刻胶层下面的层中。另外， 可以在含金属的抗反射层下方放置另一个高碳含量抗反射或掩模层，以 形成高碳膜/硬掩膜/光刻胶的三层。这种三层结构可以用于改进成像工 艺的光刻性能。

常规的硬掩模可以通过化学气相沉积如溅射来施加。然而，与上述 常规方法相比，旋涂相对的简单性，使得开发在膜中具有高浓度金属材 料的新型旋涂硬掩模或抗反射涂层非常理想。