[发明专利]一种包含碳材料、金属有机化合物和溶剂的旋涂组合物以及一种在基材上方制造金属氧化物膜的方法

说明书

本发明涉及一种包含碳材料和金属有机化合物的旋涂组合物。本发明还涉及使用其在基材上方形成金属氧化物膜和制造器件的方法。

技术领域

本发明涉及一种包含碳材料和金属有机化合物的旋涂组合物以及使用该组合物在基材上方形成金属氧化物膜的方法。本发明还涉及一种使用该组合物制造器件的方法。

背景技术

金属氧化物膜可用于多种应用，例如光刻硬掩模、用于抗反射涂层的底层和半导体领域中的电光器件。

作为例子，光致抗蚀剂/光刻胶(“抗蚀剂”)组合物例如在计算机芯片和集成电路的制造中用于微光刻工艺以制造小型化电子元器件。通常，将抗蚀剂组合物的薄涂层施涂到基材上，例如用于制造集成电路的硅晶片上。然后烘烤经涂覆的基材以从抗蚀剂中去除所需量的溶剂。然后将基材上的抗蚀剂膜以图像方式曝光于光化辐射，例如可见光、紫外线、极紫外线、电子束、粒子束和X射线辐射，并显影以形成图案。辐射在抗蚀剂的经曝光区域中引起化学转变。经曝光的涂层用显影剂溶液处理以溶解并去除抗蚀剂的经辐射曝光或未曝光的区域。

半导体器件小型化的趋势导致使用对越来越短的辐射波长敏感的新抗蚀剂，并且还导致使用复杂的多级系统来克服与这种小型化相关的困难。

包含大量耐热元素的底层可以用作硬掩模以及抗反射涂层。当上层抗蚀剂不能为用于将图像转移到下层半导体基材中的干法蚀刻提供足够高的抗性时，硬掩模是有用的。在这种情况下，使用称为硬掩模的材料，其抗蚀刻性足够高，可以将在其上创建的任何图案转移到下层半导体基材中。这之所以成为可能，是因为有机抗蚀剂与下层硬掩模不同，并且可以找到一种蚀刻气体混合物，它允许将抗蚀剂中的图像转移到下层硬掩模中。这种图案化的硬掩模然后可以以适当的蚀刻条件与气体混合物一起使用，以将图像从硬掩模转移到半导体基材中，而光刻胶本身无法通过单一的蚀刻工艺完成这项任务。

在这些情况下，研究了包含多配体取代的金属化合物和溶剂的组合物，其可用作高K金属氧化物的空气稳定前体并且可以制造金属硬掩模膜。参见例如专利文献1。

为了提供具有良好耐热性的化合物，以及能够良好地填充间隙、良好的平坦化和减少膜收缩的涂层，研究了某些有机碳材料。参见例如专利文献2。

引文清单

[专利文献1]WO2019/048393A1

[专利文献2]WO2019/121480A1

发明内容

技术问题

已经发现还存在一个或多个需要改进的明显问题，包括：溶质溶解度不足；溶质耐热性不足；在金属氧化物膜中可以发现开裂；金属氧化物膜的抗蚀刻性不足；在准备过程中可能会发生沉淀；金属氧化物膜的密度低；组合物和/或金属氧化物膜的涂布性不足；金属氧化物膜的图案不易从基材上去除；可能发生金属氧化物膜与相邻涂层的混合；金属氧化物膜的精细图案化困难；组合物的间隙填充不足；膜的表面平坦度不足；膜的硬度不足；膜的内应力高；图案扭动经常发生。

下面描述的本发明解决了这些问题中的至少一个。

问题的解决方案

本发明提供了一种旋涂组合物，其包含碳材料(A)、金属有机化合物(B)和溶剂(C)，其中碳材料(A)包含由式(A1)表示的单元(A1)：

Ar₁₁是未取代或取代有R₁₁的C_6-60烃，

R₁₁是C_1-20直链、支链或环状的烷基、氨基或烷基氨基，

R₁₂是I、Br或CN，