[发明专利]以有机金属溶液为主的高分辨率图案化组合物

说明书

本发明涉及以有机金属溶液为主的高分辨率图案化组合物。已发现有机金属溶液可提供使用薄涂层的以高分辨率辐射为主的图案化。所述图案化可涉及辐照具有所选图案的经涂布表面和用显影剂使所述图案显影以形成经显影的图像。基于使用有机显影剂或水性酸或碱显影剂，所述可图案化涂层容易正型图案化或负型图案化。辐射敏感涂层可包含具有有机配体的金属氧/羟网状物。前体溶液可包含有机液体和金属多核氧‑羟阳离子，其具有含有金属碳键和/或金属羧酸盐键的有机配体。

本申请是申请日为2014年7月25日、申请号为201480051859.3、发明名称为“以有机金属溶液为主的高分辨率图案化组合物”的发明专利申请的分案申请。

关于政府权利的说明

本文所述本发明的研发至少部分地是经由美国国家科学基金会(U.S.NationalScience Foundation)资助IIP-0912921并由政府提供资金支持，并且美国政府享有本发明的某些权利。

技术领域

本发明涉及使用有机金属涂料组合物的图案化材料的性能的以辐射为主的方法。本发明进一步涉及可沉积以形成可利用辐射以极高分辨率图案化的有机金属涂层的前体溶液，并且涉及在图案化之前和之后利用所述前体溶液形成的经涂布衬底和涂层。

背景技术

对于以半导体为主的装置以及其它电子装置或其它复杂精细结构的形成，通常将材料图案化以整合结构。因此，所述结构通常经由依序沉积和蚀刻步骤的反复工艺(经由其形成各种材料的图案)形成。以此方式，可将大量装置形成于小区域中。业内的一些发展可涉及减少装置的占用面积，此可是增强性能所需的。

可使用有机组合物作为辐射图案化抗蚀剂，以使用辐射图案来改变与图案相应的有机组合物的化学结构。举例来说，图案化半导体晶片的工艺可需要将所需图像从有机辐射敏感性材料的薄膜光刻转移。抗蚀剂的图案化通常涉及若干步骤，包括(例如)经由掩模将抗蚀剂暴露于选择能量源，以记录潜像和接着显影并去除抗蚀剂的所选区。对于正型抗蚀剂来说，暴露区经转变以使得所述区可选择性去除，而对于负型抗蚀剂来说，未暴露区更易于去除。

通常，可利用辐射、反应性气体或液体溶液使图案显影以去除抗蚀剂的选择性敏感部分，而抗蚀剂的其它部分用作保护性抗蚀刻层。液体显影剂对于使图像显影可尤其有效。可经由保护性抗蚀层的剩余区域中的窗或空隙选择性蚀刻衬底。或者，可经由保护性抗蚀层的剩余区域中的显影窗或空隙将所需材料沉积到下伏衬底的暴露区中。最后，去除保护性抗蚀层。可重复所述过程以形成其它图案化材料层。可使用化学气相沉积、物理气相沉积或其它所需方法沉积功能性无机材料。可使用其它处理步骤，例如导电材料的沉积或掺杂剂的植入。在微型制作和纳米制作领域中，集成电路中的特征大小已变得极小以实现高整合密度并改良电路功能。

发明内容

在第一方面中，本发明涉及利用辐射图案化衬底的方法，所述方法包含以下步骤：沿所选图案辐照经涂布衬底以形成具有经辐照涂层的区和具有未经辐照涂层的区的经辐照结构和使经辐照结构选择性显影以去除经辐照涂层或未经辐照涂层的实质性部分以形成图案化衬底。经涂布衬底通常包含涂层，所述涂层包含金属氧-羟(oxo-hydroxo)网状物，其具有含有金属碳键和/或金属羧酸盐键的有机配体。

在又一方面中，本发明涉及经涂布衬底，其包含具有不超过约10微米的平均厚度和沿涂层在任何点处与平均值相差不超过约50％的厚度变化的辐射敏感涂层，所述涂层包含金属氧-羟网状物，其中金属阳离子具有含有金属碳键和/或金属羧酸盐键的有机配体。

在另一方面中，本发明涉及图案化衬底，其包含具有表面和第一涂层的衬底，所述第一涂层在沿表面的所选区中且在沿表面的其它区中不存在。通常，第一涂层包含金属氧-羟网状物和有机配体，其中金属阳离子具有含有金属碳键和/或金属羧酸盐键的有机配体。或者，第一涂层可溶于至少一些有机液体中，或第一涂层可溶于碱水溶液中。