[发明专利]稳定的金属化合物、它们的组合物以及它们的使用方法

说明书

本公开涉及稳定的金属化合物、它们的组合物以及它们的使用方法。具体地，本公开涉及具有改善的稳定性的可溶性多配体取代金属化合物，以及由其制得的组合物和它们的使用方法。

本申请是申请号为201380059422.X、发明名称为“稳定的金属化合物、它们的组合物以及它们的使用方法”的中国专利申请的分案申请。

发明领域

本发明涉及具有改善的稳定性的可溶性多配体取代金属化合物以及由它们制得的组合物和它们的使用方法。

发明背景

金属氧化物膜可用于半导体行业中的多种应用，如光刻硬掩膜、抗反射涂层的衬层和电-光器件。

作为实例，光致抗蚀剂组合物用于显微光刻法，以便制造微型电子元件，如在制造计算机芯片和集成电路中。通常，将光致抗蚀剂组合物的薄涂层施加至基底上，如用于制造集成电路的硅基晶片上。随后烘烤该涂布基底以便从该光致抗蚀剂中除去所需量的溶剂。烘烤过的基底涂布表面随后成像式曝光于光化辐射，如可见光、紫外线、远紫外线、电子束、粒子束和X射线辐射。

该辐射在光致抗蚀剂的曝光区域中引起了化学转变。曝光的涂层用显影剂溶液处理以溶解和去除该光致抗蚀剂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致抗蚀剂，并已经导致使用精密的多级系统以克服与此类小型化相关的困难。

光刻法中的吸收性抗反射涂层和衬层用于减少从通常高反射性的基底上反射的辐射所造成的问题。反射辐射导致薄膜干涉效应和反射刻痕。薄膜干涉或驻波导致了当光致抗蚀剂厚度变化时由光致抗蚀剂膜中总光强度变化所造成的临界线宽度尺寸的改变。反射和入射的曝光辐射的干涉可以导致驻波效应，这会扭曲在整个厚度上该辐射的均匀性。当光致抗蚀剂在包含形貌特征的反射基底上图案化时，反射刻痕变得严重，所述形貌特征会散射光穿过该光致抗蚀剂膜，导致线宽变化，且在极端情况下形成完全失去所需尺寸的区域。涂布在光致抗蚀剂下方和反射基底上方的抗反射涂料膜在该光致抗蚀剂的光刻性能方面提供了显著的改善。通常，在基底上施加底部抗反射涂层并固化，随后施加光致抗蚀剂层。将该光致抗蚀剂成像式曝光并显影。曝光区域中的抗反射涂层随后通常使用各种蚀刻气体干蚀刻，并由此将光致抗蚀剂图案转移到基底上。

含有大量难熔元素的衬层可以用作硬掩膜以及抗反射涂层。当上覆的光致抗蚀剂不能提供对用于将图像转移至下方半导体基底的干蚀刻的足够高的耐受性时，硬掩膜是有用的。在此类情况下，称为硬掩膜的材料，其耐蚀刻性高到足以将在其上产生的任何图案转移到下方半导体基底中。这是有可能的，因为该有机光致抗蚀剂不同于下方的硬掩膜，并且有可能发现能够将光致抗蚀剂中的图案转移至下方硬掩膜中的蚀刻气体混合物。这种图案化的硬掩膜可以以合适的蚀刻条件和气体混合物使用，以便将图案由硬掩膜转移到半导体基底，光致抗蚀剂本身采用单一蚀刻过程的任务尚未实现。

在新的光刻技术中使用多个抗反射层和衬层。在光致抗蚀剂不能提供足够的耐干蚀刻性的情况下，充当硬掩膜并在基底蚀刻过程中高度耐蚀刻的用于光致抗蚀剂的衬层和/或抗反射涂层是优选的。一种方法是向有机光致抗蚀剂层下方的层中掺入硅、钛或其它金属材料。此外，可以在含金属抗反射层的下方放置另一高碳含量抗反射层或掩膜层，如高碳膜/硬掩膜/光致抗蚀剂的三层，用于改善成像过程的光刻性能。常规硬掩膜可以通过化学气相沉积如溅射来施加。但是，与前述常规方法相比旋涂法的相对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膜或抗反射涂层变得非常理想。

含有金属氧化物的用于半导体应用的衬层组合物已经显示提供耐干蚀刻性以及抗反射性质。但是，常规形成金属氧化物膜的可溶性金属化合物，如金属烷氧化物，已经发现对空气中的水分非常不稳定，产生许多问题，包括货架期稳定性、涂布问题和性能缺陷。金属氧化物在半导体行业内通常使用和接受的溶剂中具有溶解度问题。由此，存在突出的需要以制备含有可溶于有机溶剂、稳定的(即使在暴露于空气后也如此)金属化合物的旋涂硬掩膜、抗反射涂层和其它衬层，并且其在固化该膜以形成金属氧化物后还可以在化学溶液中剥离(strippable)。