CN115943199A - 用于在处理线间距尺寸为50nm或更低的图案化材料时避免图案坍塌的包含硅氧烷和烷烃的组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种非水性组合物，其基本上由如下组分组成：(a)有机溶剂，其选自：(i)直链、支化或环状C5‑C12烷烃，和(ii)被1‑3个C1‑C4烷基取代的苯；和(b)至少一种式I或II的添加剂，其中：R1为H，R2选自H、C1‑C10烷基、C1‑C10烷氧基、C6‑C10芳基和C6‑C10芳氧基，R3选自R2，R4选自C1‑C10烷基、C1‑C10烷氧基、C6‑C10芳基和C6‑C10芳氧基，R10、R12独立地选自C1‑C10烷基和C1‑C10烷氧基，m为1、2或3，n为0或1‑100的整数。

Description

用于在处理线间距尺寸为50nm或更低的图案化材料时避免图案坍塌的包含硅氧烷和烷烃的组合物
本发明涉及一种用于抗图案坍塌处理的组合物、其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和方法。
发明背景
在使用LSI、VLSI和ULSI制造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)、图案化阻挡材料层(包含或由氮化钛、钽或氮化钽组成)、图样化多堆叠材料层(包含或由例如交替的多晶硅和二氧化硅或氮化硅层的堆叠组成)以及图案化介电材料层(包含或由二氧化硅或低k或超低k电介质材料或二氧化硅组成)。如今，这种图案化材料层包括尺寸甚至低于22nm且具有高纵横比的结构。
然而，不管曝光技术如何，小图案的湿化学处理涉及多个问题。随着技术的进步和尺寸要求越来越严格，要求图案在衬底上包括相对薄且高的结构或器件结构的特征，即具有高纵横比的特征。这些结构可能会发生弯曲和/或坍塌，特别是在旋干工艺期间，这是由于化学清洗和旋干工艺中残留的清洗液去离子水的液体或溶液的毛细力过大且位于相邻的图案化结构之间所致。
由于尺寸的收缩，移除颗粒和等离子体蚀刻残留物以实现无缺陷的图案化结构也成为一个关键因素。这不仅适用于光致抗蚀剂图案，也适用于在光学器件、微机械和机械精密器件制造过程中产生的其他图案化材料层。
WO 2012/027667A2公开了一种通过使高纵横比特征的表面与添加剂组合物接触以产生改性表面来改性高纵横比特征的表面的方法，其中当清洗溶液与改性表面接触时作用在高纵横比特征上的力被充分最小化，以至少在清洗溶液的移除期间或至少在高纵横比特征的干燥期间防止高纵横比结构弯曲或坍塌。改性表面应具有约70-约110°的接触角。除了许多其他类型的酸、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以外，还公开了一些硅氧烷型表面活性剂。提到了多种有机溶剂，包括乙二醇、异丙醇、乙酸1-甲氧基-2-丙酯、乙酸异丙酯、碳酸乙酯、二甲亚砜和烃如己烷。
US 2018/0254182A公开了硅烷如六甲基二硅氮烷在用于表面处理的组合物中的用途，当在使用设有由聚氯乙烯制成的构件的液体接触部分的器件下对处理目标如无机图案和树脂图案实施表面处理时，所述组合物能够高度疏水化(硅烷化)处理目标的表面，而抑制聚氯乙烯的劣化。
WO 2019/086374公开了一种包含硅氧烷型添加剂的水基抗图案坍塌溶液。
US 2013/255534A1公开了包含硅烷和有机溶剂的抗图案坍塌清洁组合物。
未公开的欧洲专利申请19168153.5公开了一种组合物，其包含氨活化的硅氧烷和极性质子溶剂如异丙醇，任选地与烷烃组合，用于在处理线间距尺寸为50nm或更小的图案化材料时避免图案坍塌。
然而，这些组合物在亚50nm结构中仍然存在高图案坍塌，特别是如果需要使用氨和过氧化氢的SC1预处理。
本发明的目的是提供一种用于制造50nm及更小节点，特别是32nm及更小的节点，尤其是22nm及更小的节点的集成电路的组合物和方法，该方法不再显示出现有技术制造组合物和方法的缺点。
特别地，本发明的化合物应允许对包括高纵横比和线间距尺寸为50nm及更小，特别是32nm及更小，尤其是22nm及更小的图案的图案化材料层进行化学清洗，而不会导致图案坍塌。此外，本发明的目的是提供一种组合物，该组合物在需要碱性预处理(如SC1处理)的衬底上提供减少的图案坍塌，所述衬底例如但不限于硅、氧化硅和氮化硅。
发明概述
本发明通过使用包含非极性有机溶剂与本文所述的硅氧烷型非离子添加剂组合的非水性组合物，完全避免了现有技术的所有缺点。令人惊讶地发现只有H硅烷与直链、支化或环状C5-C12烷烃或被1-3个C1-C4烷基取代的苯组合解决了与现有技术组合物相关的问题，特别是导致高未坍塌率。
本发明的第一实施方案是一种非水性组合物，其基本上由如下组分组成：
(a)有机溶剂，其选自：
(i)直链、支化或环状C5-C12烷烃，和
(ii)被1-3个C1-C4烷基取代的苯；和
(b)至少一种式I或II的添加剂：
Figure BDA0003993762050000031
其中:
R1为H，
R2选自H、C1-C10烷基、C1-C10烷氧基、C6-C10芳基和C6-C10芳氧基，
R3选自R2，
R4选自C1-C10烷基、C1-C10烷氧基、C6-C10芳基和C6-C10芳氧基，
R10、R12独立地选自C1-C10烷基和C1-C10烷氧基，
m为1、2或3，
n为0或1-100的整数。
本发明的包含至少一个与Si原子结合的H原子的添加剂在用于清洁时比完全取代的添加剂提供更好的图案坍塌率。
本发明的另一个实施方案是本文所述的组合物用于处理具有线间距尺寸为50nm或更小、纵横比大于或等于4或其组合的图案化材料层的衬底的用途。
本发明的另一个实施方案是一种制造集成电路器件、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：
(a)提供具有线间距尺寸为50nm或更小、纵横比大于或等于4或其组合的图案化材料层的衬底，
(b)使衬底与包含氨和过氧化氢的水性预处理组合物接触，
(c)从衬底移除水性预处理组合物，
(d)使衬底与本文所述的非水性组合物接触至少一次，和
(e)从与衬底的接触中移除非水性组合物。
包含组合的非极性有机质子溶剂和H-硅烷的组合物对于包括线间距尺寸为50nm或更小，特别是32nm或更小，最特别是22nm或更小的图案的衬底的抗图案坍塌处理特别有用。此外，本发明的组合物对于大于或等于4的纵横比特别有用，而不会引起图案坍塌。最后但同样重要的是，由于使用非极性有机溶剂和任选的烷烃作为溶剂，所述组合物与包含聚氯乙烯的衬底具有优异的相容性。
必须指出的是，包含非极性有机溶剂与H-硅烷组合的清洁或清洗溶液通常用于避免光致抗蚀剂结构以及具有高纵横比堆叠(HARS)的非光致抗蚀剂图案的图案坍塌，特别是避免包含或由硅、二氧化硅或氮化硅层组成的图案化多堆叠材料层以及包含交替的多晶硅和二氧化硅或氮化硅层的堆叠的图案坍塌。
发明详述
本发明涉及一种特别适于制造包括亚50nm尺寸特征，如集成电路(IC)器件、光学器件、微机械和机械精密器件，特别是IC器件的图案化材料的组合物。
用于制造IC器件、光学器件、微机械和机械精密器件的任何常规和已知衬底都可以用于本发明的方法中。优选地，所述衬底为半导体衬底，更优选为硅晶片，所述晶片通常用于制造IC器件，特别是包括具有LSI、VLSI和ULSI的IC的IC器件。
所述组合物特别适于处理具有线间距尺寸为50nm及更小，特别是32nm及更小，尤其是22nm及更小的图案化材料层的衬底，即用于亚22nm技术节点的图案材料层。图案化材料层优选具有高于4，优选高于5，更优选高于6，甚至更优选高于8，甚至更优选高于10，甚至更优高于12，甚至更优选高于15，甚至更优选高于20的纵横比。线间距尺寸越小和纵横比越高，则使用本文所述的组合物就越有利。
本发明的组合物可用于任何图案化材料的衬底，只要结构由于其几何形状而趋于坍塌。
例如，图案化材料层可为：
(a)图案化的氧化硅或氮化硅涂覆的Si层，
(b)包含或由钌、钴、氮化钛、钽或氮化钽组成的图案化阻挡材料层，
(c)包含或由至少两种不同材料层组成的图案化多堆叠材料层，所述至少两种材料选自硅、多晶硅、二氧化硅、SiGe、低k和超低k材料、高k材料、除硅和多晶硅以外的半导体以及金属，和
(d)包含或由二氧化硅或低k或超低k介电材料组成的图案化介电材料层。特别优选的图案化材料层可为：
·图案化硅层，
·氧化硅或氮化硅涂覆的Si层，和
·包含或由至少两种不同材料层组成的图案化多堆叠材料层，所述至少两种材料选自硅、多晶硅、二氧化硅、SiGe、低k和超低k材料、高k材料、除硅和多晶硅以外的半导体以及金属，和
·包含或由二氧化硅或低k或超低k介电材料组成的图案化介电材料层。
这些材料可以不用HF预处理溶液处理，但需要碱性SC1预处理，并且本发明组合物和方法对该材料和预处理的效果特别显著。
溶剂
所述非水性抗图案坍塌组合物包含非极性有机溶剂，其可为(i)直链、支化或环状C5-C12烷烃，或(ii)被1-3个C1-C4烷基取代的苯，或(iii)其组合。
即使非极性有机溶剂具有低吸湿性并且包含相当低量的残留水，但在将其用于抗图案坍塌组合物之前通过干燥移除残留水可能是有利的。
如本文所用，“非水性”意指组合物可仅包含至多约1重量％的低量水。优选地，所述非水性组合物包含小于0.5重量％，更优选小于0.2重量％，甚至更优选小于0.1重量％，甚至更优选小于0.05重量％，甚至更优选小于0.02重量％，甚至更优选小于0.01重量％，甚至更优选小于0.001重量％的水。最优选地，所述组合物中基本上不存在水。此处，“基本上”意指组合物中存在的水对非水性溶液中添加剂的性能没有显著影响，就待处理衬底的图案崩塌而言。
所述有机溶剂必须具有足够低的沸点，以便通过加热移除，而不对用所述组合物处理的衬底产生负面影响。对于典型的衬底，所述有机溶剂的沸点应为150℃或更低，优选100℃或更低。
在优选实施方案中，所述溶剂基本上由一种或多种非极性有机溶剂，优选单一非极性溶剂组成。即，所述组合物中不存在除非极性溶剂以外的其他溶剂。
在另一个优选实施方案中，所述非极性有机溶剂可为直链、支化或环状己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷或其混合物；特别是直链、支化或环状己烷、庚烷或辛烷。最优选的C5-C12烷烃为直链或支化庚烷，特别是正庚烷、环己烷和环庚烷、甲基环己烷。
在又一个优选实施方案中，所述非极性有机溶剂选自甲苯、1,2-二甲苯、1,3-二甲苯、2,4-二甲苯、乙苯、1,2-二乙基苯、1,3-二乙基苯、1,4-二乙基苯，特别是1,2-二甲苯、1,3-二甲苯、1,4-二甲苯或其混合物。
式I或II的添加剂
在第一实施方案中，本发明的非离子H-硅烷添加剂(也称为添加剂，或者更特别地称为硅烷或硅氧烷)可选自式I或II：
Figure BDA0003993762050000061
Figure BDA0003993762050000071
此处，R1为H，即本发明的添加剂为H-硅烷或H-硅氧烷。与其他硅烷或硅氧烷如正硅酸四乙酯相比，H-硅烷或H-硅氧烷显示出好得多的性能。
在式I和II中，R2可选自H、C1-C10烷基、C1-C10烷氧基、C6-C12芳基和C6-C10芳氧基。优选地，R2可选自C1-C8烷基、C1-C8烷氧基。更优选地，R2可选自C1-C6烷基和C1-C6烷氧基。最优选地，R2可选自C1-C4烷基和C1-C4烷氧基。最优选地，基团R2可选自甲基、乙基、甲氧基和乙氧基。
R3可选自H、C1-C10烷基、C1-C10烷氧基、C6-C10芳基和C6-C10芳氧基。优选地，R3可选自H、C1-C8烷基、C1-C8烷氧基。更优选地，R3可选自H、C1-C6烷基和C1-C6烷氧基。甚至更优选地，R3可选自H、C1-C4烷基和C1-C4烷氧基。最优选地，基团R3可选自H、甲基、乙基、甲氧基和乙氧基。
R4可选自C1-C10烷基、C1-C10烷氧基、C6-C10芳基和C6-C10芳氧基。优选地，R4可选自C1-C8烷基、C1-C8烷氧基。更优选地，R4可选自C1-C6烷基和C1-C6烷氧基。最优选地，R4可选自C1-C4烷基和C1-C4烷氧基。最优选地，基团R4可选自甲基、乙基、甲氧基和乙氧基。
R10、R12可独立地选自C1-C10烷基和C1-C10烷氧基。优选地，R10、R12和R4可选自C1-C8烷基、C1-C8烷氧基。更优选地，R10和R12可选自C1-C6烷基和C1-C6烷氧基。最优选地，R10和R12可选自C1-C4烷基和C1-C4烷氧基。最优选地，基团R4可选自甲基、乙基、甲氧基和乙氧基。
在式I中，n可为0或1-100的整数，优选为0或1-50的整数，甚至更优选为0或1-20的整数，最优选为0。在式II中，m可为1、2或3，优选为1。
优选地，R2、R4、R10和R12独立地选自甲基、甲氧基、乙基、乙氧基、丙基和丙氧基。
在特定的优选实施方案中，所述添加剂选自三甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷、三甲基硅烷和三乙基硅烷。
浓度应足够高，以适当防止图案坍塌，但出于经济原因，浓度应尽可能低。式I或II的添加剂在非水性溶液中的浓度通常可为约0.00005-约15重量％。优选地，添加剂的浓度为约0.001-约12重量％，更优选为约0.005-约12重量％，甚至更优选为约0.05-约10重量％，最优选为0.1-5重量％，其中重量百分比基于组合物的总重量。
所述组合物中可能存在一种或多种添加剂，但优选仅使用一种式I或II的添加剂。
其他添加剂
本发明的清洁溶液中可以存在其他添加剂。该类添加剂可为：
(I)用于pH调节的缓冲组分，例如但不限于(NH4)2CO3/NH4OH、Na2CO3/NaHCO3、三羟甲基氨基甲烷/HCl、Na2HPO4/NaH2PO4或有机酸(如乙酸等)、甲磺酸；
(II)一种或多种非离子或阴离子添加剂，用于改善混合物的表面张力和溶解性；
(III)分散剂，用于防止移除的污垢或聚合物颗粒在表面上重新附着；
(IV)如未公开的欧洲专利申请19168153.5中所述的氨，用于进一步活化上述H-硅烷添加剂。该活化通常可通过向溶液中加入约0.05-约8重量％氨来实现。当低于0.05重量％时，活化不充分；当使用超过约8重量％时，由于氨在质子有机溶剂中的溶解度有限，难以实现活化。优选0.2-6重量％，更优选0.3-4重量％、最优选0.5-2重量％用于活化。
清洗溶液
优选地，所述非水性组合物基本上由有机非极性溶剂、至少一种式I或II的添加剂、任选的氨及其反应产物组成。
如果使用氨，优选在使用前就地添加。因此，有利的是所述组合物以包含(a)溶于有机质子溶剂中的氨和任选的C5-C12烷烃和(b)至少一种如本文所述的式I或II的添加剂的双组分成套包装的形式提供。
应用
本文所述的组合物可用于处理具有线间距尺寸为50nm或更小、纵横比大于或等于4或其组合的图案化材料层的衬底。
本文所述的组合物可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中，所述方法包括以下步骤：
(a)提供具有线间距尺寸为50nm或更小、纵横比大于或等于4或其组合的图案化材料层的衬底，
(b)使衬底与包含氨和过氧化氢的水性预处理组合物接触，
(c)从衬底移除水性预处理组合物，
(d)使衬底与根据权利要求1-8中任一项所述的非水性组合物接触至少一次，和
(e)从与衬底的接触中移除非水性组合物。
在第一步骤(a)中，提供具有线间距尺寸为50nm或更小、纵横比大于或等于4或其组合的图案化材料层的衬底。
衬底优选通过包括以下步骤的光刻方法提供：
(i)为衬底提供浸没式光致抗蚀剂、EUV光致抗蚀剂或电子束光致抗蚀剂层，
(ii)通过具有或不具有浸没液体的掩模将光致抗蚀剂层暴露于光化辐射，
(iii)用显影剂溶液对曝光的光致抗蚀剂层进行显影，以获得线间距尺寸为32nm或更小、纵横比为4或更大的图案，
(iv)在施加所述组合物之后，旋干半导体衬底。
可以使用任何常规和已知的浸没式光致抗蚀剂、EUV光致抗蚀剂或电子束光致抗蚀剂。浸没式光致抗蚀剂可能已经包含至少一种硅氧烷添加剂或其组合。此外，浸没式光致抗蚀剂可包含其他非离子添加剂。合适的非离子添加剂描述于例如US 2008/0299487A1第6页第[0078]段中。最优选地，浸没式光致抗蚀剂是正性抗蚀剂。
除电子束曝光或约13.5nm的极紫外辐射以外，优选使用193nm波长的UV辐射作为光化辐射。
在浸没式光刻的情况下，优选使用超纯水作为浸没液体。
任何常规和已知的显影剂溶液都可以用于显影经曝光的光致抗蚀剂层。优选使用包含四甲基氢氧化铵(TMAH)的显影剂水溶液。
通常用于半导体工业的常规和已知设备都可以用于根据本发明的方法进行光刻工艺。
在步骤(b)中，进行所谓的SC1预处理。优选地，该水性SC1预处理组合物包含0.1-5重量％，优选0.5-3重量％的氨(以NH4OH计)和1-20重量％，更优选5-17重量％的过氧化氢。预处理通常进行约10秒至约10分钟，更优选约20秒至约5分钟，最优选约30秒至约3分钟。
如本文所用，“水性”意指溶剂包含水，优选去离子水，最优选超纯水作为主要溶剂。水性组合物可包含水混溶性极性有机溶剂，尽管仅以不危害组合物的水性特性的少量存在。优选地，溶剂基本上由水，优选去离子水，最优选超纯水组成。超纯水的实例是：浓度为5ppt(ng/kg)或更好，阴离子浓度为5ppb(ng/g)或更好，总有机物含量(TOC)为50ppb(ng/g)或更好，且以10000/ml含有大于0.2mm的颗粒。
在步骤(c)中，将步骤(b)的预处理组合物从衬底移除。这通常通过用超纯水清洗衬底来完成。优选地，该步骤优选实施一次，但如果需要，也可以重复。
在步骤(d)中，使衬底与本文所述的非水性组合物接触至少一次。该APCC处理通常进行约10秒至约10分钟，更优选约20秒至约5分钟，最优选约30秒至约3分钟。
通常，所有步骤(a)至(d)均可在约10-约40℃的任何温度下使用。如果温度更高，则组合物不稳定，因为氨的量会因蒸发而迅速减少。更低的温度通常是可能的，但需要强力冷却。温度优选为10-35℃，甚至更优选为15-30℃。
在该方法的第四步骤(e)中，将非水性溶液从与衬底的接触中移除。可以采用通常用于从固体表面移除液体的任何已知方法。在优选实施方案中，这通过如下步骤完成：
(i)使衬底与极性质子溶剂，优选C1-C4链烷醇，最优选2-丙醇、甲醇或乙醇接触；和
(ii)蒸发步骤(i)的极性质子溶剂，优选在惰性气体存在下。优选地，惰性气体为氮气。
除非另有说明，否则所有百分比、ppm或可比值均是指相对于各组合物总重量的重量。所有引用文献均通过引用并入本文。
实施例
使用具有圆形纳米柱图案的图案化硅晶片来测定配制剂在干燥期间的图案崩塌性能。用于测试的(纵横比)AR 20柱具有600nm的高度和30nm的直径。间距尺寸为90nm。将1×1cm晶片按以下顺序处理，中间不干燥：
中间不干燥的工艺顺序：
·40秒SC1浸渍(NH4OH(28％)/H2O2(31％)/超纯水(UPW)，重量比为1/8/60)
·60秒超纯水(UPW)浸渍，
·30秒异丙醇(IPA)浸渍，
·60秒室温下硅氧烷添加剂于非极性有机溶剂中的溶液浸渍，
·60秒IPA浸渍，
·N2吹干。
溶剂的水含量低于0.01重量％。
用自上而下SEM分析干燥硅晶片，实施例1.1至1.14的坍塌率示于表1中。
表1
Figure BDA0003993762050000111
Figure BDA0003993762050000121
*向组合物中加入1重量％的三氟甲磺酸
**组合物变得混浊。***PGMEA＝丙二醇甲醚乙酸酯
表1显示，在碱性SC1预处理的情况下，与没有任何添加剂的溶液或与极性质子溶剂相比，添加剂与非极性溶剂的组合对图案坍塌的程度具有非凡的影响。C1.17显示，与现有技术的其他非质子但更极性的溶剂相比，本发明的非极性溶剂导致高得多的非坍塌率。C1.18显示，非极性溶剂不能与酸组合使用。在这种情况下，添加剂不能完全溶于非极性溶剂中。这使得它们无法使用。
值得指出的是，由于所用的各晶片的预处理和历史不同，只能在可比条件下比较结果，特别是相同的刚度。

Claims (14)

1.一种非水性组合物，其基本上由如下组分组成：
(a)有机溶剂，其选自：
(i)直链、支化或环状C5-C12烷烃，和
(ii)被1-3个C1-C4烷基取代的苯；和
(b)至少一种式I或II的添加剂：
Figure FDA0003993762040000011
其中:
R1为H，
R2选自H、C1-C10烷基、C1-C10烷氧基、C6-C10芳基和C6-C10芳氧基，
R3选自R2，
R4选自C1-C10烷基、C1-C10烷氧基、C6-C10芳基和C6-C10芳氧基，
R10、R12独立地选自C1-C10烷基和C1-C10烷氧基，
m为1、2或3，
n为0或1-100的整数。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述有机溶剂选自己烷、庚烷、辛烷、壬烷和癸烷。
3.根据权利要求1所述的组合物，其中所述有机溶剂选自甲苯、1,2-二甲苯、1,3-二甲苯、1,4-二甲苯、乙苯、1,2-二乙基苯、1,3-二乙基苯和1,4-二乙基苯。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的组合物，其中所述非水性组合物中的水含量低于0.1重量％。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的组合物，其中所述至少一种式I或II的添加剂以2.5-15重量％，优选3.5-12重量％的浓度存在。
6.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述至少一种添加剂为式I化合物，其中n为0、1或2，优选为0或1。
7.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中R2、R4、R10和R12独立地选自甲基、甲氧基、乙基、乙氧基、丙基和丙氧基。
8.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中所述添加剂选自三甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷、三甲基硅烷和三乙基硅烷。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的组合物用于处理具有线间距尺寸为50nm或更小、纵横比大于或等于4或其组合的图案化材料层的衬底的用途。
10.一种制造集成电路器件、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：
(a)提供具有线间距尺寸为50nm或更小、纵横比大于或等于4或其组合的图案化材料层的衬底，
(b)使衬底与包含氨和过氧化氢的水性预处理组合物接触，
(c)从衬底移除水性预处理组合物，
(d)使衬底与根据权利要求1-8中任一项所述的非水性组合物接触至少一次，和
(e)从与衬底的接触中移除非水性组合物。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述图案化材料层的线间距尺寸为32nm或更小，纵横比为10或更大。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其中所述图案化材料层包含硅、氧化硅或氮化硅。
13.根据权利要求10-12中任一项所述的方法，其中在步骤(b)中使用0.1-5重量％，优选0.5-3重量％的氨(以NH4OH计)和1-20重量％，优选5-17重量％的过氧化氢。
14.根据权利要求10-13中任一项所述的方法，其中所述图案化材料层选自图案化的多堆叠材料层和图案化介电材料层。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080299487A1 (en) 2007-05-31 2008-12-04 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Lithography material and lithography process
JP2013537724A (ja) 2010-08-27 2013-10-03 アドバンスド テクノロジー マテリアルズ，インコーポレイテッド 乾燥間の高アスペクト比構造崩壊を防止する方法
JP5953721B2 (ja) 2011-10-28 2016-07-20 セントラル硝子株式会社 保護膜形成用薬液の調製方法
CN104871289B (zh) * 2012-12-14 2017-10-10 巴斯夫欧洲公司 包含表面活性剂和疏水化剂的组合物在处理线间距尺寸为50nm或更低的图案化材料时避免图案崩塌的用途
JP6914059B2 (ja) 2017-03-02 2021-08-04 東京応化工業株式会社 表面処理方法及び表面処理液
US11180719B2 (en) 2017-11-03 2021-11-23 Basf Se Use of compositions comprising a siloxane-type additive for avoiding pattern collapse when treating patterned materials with line-space dimensions of 50 nm or below
IL275626B2 (en) * 2018-01-05 2024-07-01 Fujifilm Electronic Mat Usa Inc Preparations and methods for surface treatment

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