[发明专利]含硅氧烷添加剂的组合物在处理50nm或更小尺寸的图案化材料时的用途

说明书

本发明涉及包含有机溶剂和至少一种特定硅氧烷型添加剂的非水性组合物用于处理包含具有50nm或更小的线性空间尺寸及4或大于4的纵横比的图案的基板的用途，以及一种用于制造集成电路器件、光学器件、微机械和机械精密器件的方法，所述方法包括以下步骤：(1)提供具有图案化材料层的基板，所述层具有50nm的线性空间尺寸、大于或等于4的纵横比或其组合，(2)使基板与非水性组合物接触至少一次，和(3)自与基板的接触中移除非水性组合物，其中所述非水性组合物包含有机溶剂及所述硅氧烷型添加剂中的至少一种。

本发明涉及组合物用于制造集成电路器件、光学器件、微机械和机械精密器件的用途，尤其涉及避免图案塌陷。

发明背景

在制造具有LSI、VLSI和ULSI的IC的方法中，通过光刻技术制备图案化材料层，如图案化光致抗蚀剂层；含有氮化钛、钽或氮化钽或由其组成的图案化阻隔材料层；含有例如交替多晶硅及二氧化硅层或氮化硅层的堆栈或由其组成的图案化多堆栈材料层；含有二氧化硅或低k或超低k介电材料或由其组成的图案化介电材料层。现如今，该图案化材料层包含具有甚至低于22nm尺寸及高纵横比的结构。

无关于曝光技术，小图案的湿式化学处理无论如何涉及多个问题。由于技术发展且尺寸要求变得越来越严格，因此在基板上需要图案包括相对较薄且较高的器件结构的结构或零件(feature)，即具有高纵横比的零件。由于从化学冲洗和离心干燥工艺中残留且位于相邻图案化结构之间的冲洗液体去离子水的液体或溶液的过度毛细管力，这些结构可能发生弯曲和/或塌陷，特别是在离心干燥工艺期间。

在过去，根据Namatsu等的Appl.Phys.Lett.66(20)，1995，这些问题通过减小由毛细管力所导致的小零件之间的最大应力σ来解决：

其中γ为流体的表面张力，θ为零件材料表面上的流体的接触角，D为零件之间的距离，H为零件的高度，且W为零件的宽度。因此，为了降低最大应力，在过去，方法聚焦于降低流体的表面张力γ或增大零件材料表面上的流体的接触角或二者。

由于尺寸收缩，为获得无缺陷的图案化结构而进行的颗粒和等离子体蚀刻残余物的移除也变成了一个关键因素。这不仅适用于光致抗蚀剂图案，而且适用于其他图案化材料层，这些层是在制造光学器件、微机械和机械精密器件期间生成的。

WO2012/027667A2公开了一种通过使具有高纵横比零件的表面与添加剂组合物接触以产生经改性表面来改性具有高纵横比零件的表面的方法，其中当冲洗溶液与经改性表面接触时将作用于高纵横比零件的力充分地降至最低以至少在移除冲洗溶液期间或至少在干燥高纵横比零件期间防止高纵横比零件弯曲或塌陷。经改性表面应具有在约70-约110°的接触角。除多种其他类型的酸、碱、非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和两性离子表面活性剂以外，还公开了一些硅氧烷型表面活性剂。描述了包括水在内的各种溶剂。

WO2014/091363A1公开了包含与具有10-35mN/m的表面张力的表面活性剂组合的疏水剂的水基组合物，该表面活性剂除其他类型的表面活性剂以外还可为硅氧烷型表面活性剂。所述水基组合物优选不含有机溶剂。

然而，这些组合物仍会发生亚22nm结构的高图案塌陷。特别地，不受任何理论的束缚，本发明人发现，用去离子水测量的约70-约110°的接触角不足以描述干燥期间的溶剂基体系中的毛细管力，这是因为Namatsu的理论相关性仅在相同溶剂体系中有效。此外，式(1)仅描述了干燥期间的毛细管力，忽略了干燥期间的塌陷/弯曲结构之间的潜在化学反应以及塌陷结构的弹性回缩力。因此，本发明人相信，图案塌陷也可通过防止塌陷结构之间的不可逆的粘附力来防止。

本发明的目的是提供一种制造用于50nm和更小的节点，特别是32nm和更小的节点，尤其是22nm和更小的节点的集成电路的方法，该方法不再具有现有技术制造方法的缺点。