[发明专利]光致抗蚀剂底层组合物及图案化方法

说明书

一种在衬底上形成图案的方法，该方法包括：在该衬底的表面上形成光致抗蚀剂底层，该光致抗蚀剂底层由包含具有小于110℃的玻璃化转变温度的聚合物和溶剂的组合物形成；对该光致抗蚀剂底层进行金属前体处理，其中该金属前体浸渗该光致抗蚀剂底层的自由体积；以及将金属前体处理的光致抗蚀剂底层暴露于氧化剂以提供金属化光致抗蚀剂底层。

技术领域

本发明总体上涉及制造电子装置的领域，并且更具体地涉及用于半导体制造的材料的领域。

背景技术

对于希望高纵横比的情况设计了多层抗蚀剂工艺(如三层和四层工艺)。此类多层工艺使用抗蚀剂顶层、一个或多个中间层、以及底部层(bottom layer)(或底层(underlayer))。在此类多层抗蚀剂工艺中，将顶部光致抗蚀剂层成像并以典型的方式显影以提供抗蚀剂图案。然后典型地通过蚀刻将图案转移到一个或多个中间层。选择具有足够的蚀刻选择性的每个中间层，使得可以使用不同的蚀刻工艺如不同的等离子体蚀刻用于图案转移。最后，通过蚀刻，如反应性离子蚀刻(RIE)将图案转移到底层。此类中间层可以由各种材料构成。选择底层材料以提供所希望的减反射特性、平坦化特性、以及蚀刻选择性。

光致抗蚀剂底层组合物,并且特别是旋涂碳(SOC)组合物在半导体工业中用作用于集成电路制造的先进技术节点中的光刻的蚀刻掩模。这些组合物通常用于三层和四层光致抗蚀剂集成方案中，其中还在全膜堆叠物中使用有机或含硅的减反射涂层和可图案化光致抗蚀剂层。

理想的光致抗蚀剂底层材料应具有某些特定特征：该光致抗蚀剂底层材料应该能够通过旋涂工艺流延到衬底上，应该在加热时热定形，具有低脱气和升华，应该可溶于普通溶剂中以具有良好的旋转筒相容性(spin bowl compatibility)，应该具有适当的光学特性以与减反射涂层一起工作以赋予光致抗蚀剂成像所需的低反射率，并且应该具有高的热稳定性以避免在随后的处理步骤期间被损坏。除了这些要求之外，理想的光致抗蚀剂底层材料必须在衬底上旋涂和热固化时提供平坦的膜，该膜具有形貌和对位于光致抗蚀剂底层上方和下方的材料层的足够的干法蚀刻选择性，以便以精确的方式将图案转移到衬底中。

由于半导体制造中的领先节点需要极高的纵横比特征的图案化，尤其是在3DNAND存储器架构的情况下，半导体制造商通常被推到将旋涂硬掩模层用作蚀刻掩模的技术极限。为了生产用于3D NAND应用的高纵横比触点，制造商需要具有与已知材料相比进一步改善的耐蚀刻性的旋涂材料。为了满足这一需要，开发了一种气相浸渗工艺，由此将金属前体注入有机膜中并然后氧化成金属氧化物以产生有机-无机杂化膜。然而，在厚SOC膜的情况下，金属浸渗过程可能受到一定限制，例如，如果金属前体在扩散期间与膜组件相互作用并且被阻止扩散到膜底部。因此，相对于膜深度的金属扩散基本上将在膜中的某个点被阻断，或导致具有相对陡峭的浸渗金属前体浓度梯度的金属浸渗膜。

仍然需要具有显著改善的蚀刻选择性，特别是对O₂和CF₄等离子体的改善的耐蚀刻性的新的光致抗蚀剂底层，以及此类材料例如在3DNAND存储器架构或具有高纵横比特征的集成电路中的用途。

发明内容

一种在衬底上形成图案的方法，所述方法包括：

在所述衬底的表面上形成光致抗蚀剂底层，其中所述光致抗蚀剂底层由包含具有小于110℃的玻璃化转变温度的聚合物和溶剂的组合物形成；

使所述光致抗蚀剂底层经受金属前体处理，其中所述金属前体浸渗所述光致抗蚀剂底层的自由体积；以及

将金属前体处理的光致抗蚀剂底层暴露于氧化剂以提供金属化光致抗蚀剂底层。

具体实施方式