[发明专利]含硅底层

说明书

本发明大体上涉及底层和其使用方法，并且尤其涉及可湿剥离含硅底层和其在制造电子装置中的用途。

在常规光刻方法中，使用抗蚀图案作为通过适合蚀刻方法，如通过反应性离子蚀刻(RIE)将图案转移至衬底的掩模。所用抗蚀剂的厚度持续减少使抗蚀图案不适合作为通过RIE方法转移图案的掩模。因此，已使用三个、四个或更多个层作为图案转移的掩模来开发替代方法。举例来说，在三层方法中，将含硅抗反射层安置于底层/有机平坦化层与抗蚀剂层之间。由于这些层具有对氟和含氧RIE化学物质的交替选择性，所以此三层流程提供由含Si层顶部上的抗蚀图案至底层下的衬底的高选择性图案转移。

含硅底层对氧化物蚀刻化学物质的耐受性允许此层充当蚀刻掩模。此类含硅底层由交联硅氧烷网络组成。这些材料的抗蚀刻性由硅含量产生，其中较高硅含量提供较好抗蚀刻性。在当前193nm光刻方法中，此类含硅底层含有≥40％的硅。这些材料中的此类高硅含量和硅氧烷网络结构使得其去除具有挑战性。含氟等离子体与氢氟酸(HF)可用于去除(或剥离)这些含硅层。然而，F-等离子体和HF将不仅去除这些含硅材料而且去除需要保留的其它材料，如衬底。使用较高浓度(如≥5重量％)的四甲基氢氧化铵(TMAH)进行湿式剥离可用于去除这些含硅层中的至少一些，但这些较高浓度的TMAH也有损坏衬底的风险。有时可使用“食人鱼酸”(浓H₂SO₄+30％H₂O₂)去除具有相对较低量的硅(≤17％)的含硅层，但此类方法尚未证明在具有较高硅含量的含硅材料的情况下为成功的。

美国专利第7,955,782号公开一种通过在固化期间将二丙二醇(DPG)和四乙二醇(TEG)的混合物并入至硅氧烷层中改良含硅底层的可湿剥离性的方法。然而，并入含硅膜中的DPG和TEG的特定量是未知的，因为一部分DPG和TEG在含硅膜的固化期间挥发，这也使膜中的硅的精确重量百分比未知。美国专利申请公开案第2014/0186774号公开可通过酸去除的含硅底层，其中含硅材料为具有多个在不存在Si-O-C和Si-OH键的情况下由羟基衍生的烃基的水性碱不溶物。在此参考文献中避免在含硅材料层的固化期间形成Si-O-Si键。尽管美国专利申请公开案第2014/0186774号中的含硅底层可为酸可剥离的，此类含硅底层可由于不具有Si-O-Si键而不在图案转移期间提供所需抗蚀刻性。因此，仍需要在图案转移期间提供所需蚀刻选择性并且易于可通过湿式化学法去除的含硅底层。

组合物包含：一种或多种包含含Si-O键的主链的可固化含硅聚合物；一种或多种包含一个或多个式(1b)的单体作为聚合单元的有机掺合物聚合物：

其中R⁵选自通过叔碳键结至氧的C_4-20有机残基或包含缩醛官能团的C_4-20有机残基；且R¹选自H、C_1-4烷基、C_1-4卤烷基、卤基和CN；和一种或多种固化催化剂。优选地，组合物进一步包含一种或多种有机溶剂。

本发明进一步提供由上文所述的组合物形成的用于多层抗蚀剂方法的含硅膜。

本发明还提供一种包含以下的方法：(a)用包含一种或多种包含含Si-O键的主链的可固化含硅聚合物、一种或多种有机掺合物聚合物和一种或多种有机溶剂的涂料组合物涂布衬底以在衬底上形成可固化含硅聚合物层；(b)固化含硅聚合物层以形成硅氧烷底层；(c)在硅氧烷底层上安置光致抗蚀剂层；(d)逐图案曝光光致抗蚀剂层以形成潜像；(e)对潜像显影以形成在其中具有浮雕图像的图案化光致抗蚀剂层；(f)将浮雕图像转移至衬底；和(g)通过湿式剥离去除硅氧烷底层。

应了解，当一个元件被称为“与”另一元件“相邻”或“在”另一元件“上”时，其与另一元件直接相邻或可直接位于另一元件上，或其间可存在插入元件。相比之下，当元件被称为“与”另一元件“直接相邻”或“直接位于”另一元件“上”时，不存在插入元件。应了解，尽管可使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件、组件、区域、层和/或区段，这些元件、组件、区域、层和/或区段不应受这些术语限制。这些术语仅用于区分一个元件、组件、区域、层或区段与另一元件、组件、区域、层或区段。因此，在不脱离本发明的教示的情况下，下文论述的第一元件、组件、区域、层或区段可称为第二元件、组件、区域、层或区段。