[发明专利]液体钛氧化物组合物、用于形成所述组合物的方法和用于使用所述组合物蚀刻基材的或覆盖基材的材料层的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年6月6日提交的美国临时申请第61/831843号的权益。

技术领域

技术领域总体上涉及金属氧化物组合物、用于形成所述组合物的方法和用于使用所述组合物蚀刻基材的或覆盖基材的材料层的方法，并且更特别地涉及液体钛氧化物组合物、用于形成所述组合物的方法和用于使用所述组合物蚀刻基材的或覆盖基材的材料层的方法。

背景技术

由金属的醇/酚盐形成的聚合的金属氧化物膜已被用于多种应用。在半导体工业中，由于多种原因，钛氧化物已成为用作蚀刻掩膜的优选体系。依照通常的氟碳化合物基化学等离子体蚀刻率，钛氧化物膜展现出相对于氧化硅膜的在蚀刻选择性上的显著优点。还可以在低温下，甚至在室温下形成钛氧化物溶胶-凝胶。此外，在过氧化物和氢氟酸化学成分中，钛氧化物快速地蚀刻，提供了相对于其他暴露膜（exposedfilm）的高度除去选择性。恰当半导体器件特性的规模化持续时，该选择性促进了临界尺寸控制。

但是，常规的钛氧化物组合物显现出许多挑战。钛氧化物蚀刻掩膜的形成通常涉及在半导体晶圆之上旋涂溶胶-凝胶形式的液体钛氧化物组合物。该方法往往导致不合需要的在晶圆背面的钛氧化物残留。在旋涂聚合物工业中，这样的表面张力引起的浇铸材料的包覆是普遍的，并称为“背面残留”。该背面残留最常位于晶圆背面的外周。重要的是通过清洁溶剂清洗（称为“背面清洗”，通常在旋涂过程的后续阶段施用）除去这些残留以避免下游工具装置的污染。但是，当前的背面清洗剂（rinse），例如丙二醇甲醚乙酸酯（PGMEA）、甲基异丁基甲醇（MIBC）、丙酮和其他，仅可部分地除去这些背面钛氧化物残留。除了可以通过清洁溶剂除去，钛氧化物组合物一旦沉积在半导体晶圆上并任选地烘烤，其还应当保持耐受这些溶剂以及在集成电路工业中使用的其他化学成分，并且更具体是在平版印刷中例如光刻胶浇铸溶剂和光刻胶显影剂，例如2.3%的四甲基氢氧化铵水溶液（TMAH）。

相应地，需要的是，提供在背面清洗过程中容易地用清洁溶剂除去的液体钛氧化物组合物，并且当在高于预设温度的温度下烘烤所述组合物时，其耐受这些溶剂清洗剂以及除此之外的光刻胶显影剂。此外，需要的是，提供用于形成此类液体钛氧化物组合物的方法。还需要的是，提供用于使用此类液体钛氧化物组合物蚀刻基材的或覆盖基材的材料层的方法。更进一步地，多个实施方案的其他所需的特性和特征将由随后的详细描述和所附的权利要求连同随附的附图和本背景技术而变得显现。

发明概述

提供了液体钛氧化物组合物、用于形成此类组合物的方法和用于使用此类组合物蚀刻基材的或覆盖基材的材料层的方法。依照一个示例性的实施方案，液体钛氧化物组合物包含溶剂体系、有机钛酸酯和具有约140℃至约400℃的沸点的高沸点溶剂。

依照另一个示例性的实施方案，液体组合物包含式Ti(OR)₄的有机钛酸酯，其中每个R可以不同，并且R是具有1至6个碳的烷基或者R是氧亚烷基（alkyleneoxide）。液体组合物进一步包含醇、组合物稳定剂和具有约140℃至约400℃的沸点的高沸点溶剂。液体组合物一旦沉积在基材上并固化以形成固化膜，以基于固化膜的总重量的约25至约55wt%的量包含钛。

还提供了依照一个示例性的实施方案的用于形成液体钛氧化物体系的方法。所述方法包括将有机钛酸酯添加至溶剂体系以形成混合物。所述有机钛酸酯具有式：Ti(OR)₄，其中每个R可以不同，并且R是具有1至6个碳的烷基或者R是氧亚烷基。将高沸点溶剂添加至混合物。所述高沸点溶剂具有约140℃至约400℃的沸点。

进一步提供了依照一个示例性的实施方案的蚀刻基材的或覆盖基材的材料层的方法。所述方法包括提供钛氧化物组合物。所述组合物包含溶剂体系、有机钛酸酯和具有约140℃至约400℃的沸点的高沸点溶剂。所述方法还包括沉积钛氧化物组合物使其覆盖材料层。用清洁溶剂清洗来从基材的背面清洁钛氧化物组合物的残留。烘烤钛氧化物组合物并图案化以制备图案化的掩膜，并且用所述图案化的掩膜蚀刻材料层。

发明详述

以下的详细描述本质上仅是示例性的，并不旨在限制多个实施方案或其应用及用途。此外，并无意图受任何存在于前述背景技术或之后的详细描述中的理论的限制。