TWI290265B - Lithographic antireflective hardmask compositions and uses thereof - Google Patents

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TWI290265B
TWI290265B TW093123125A TW93123125A TWI290265B TW I290265 B TWI290265 B TW I290265B TW 093123125 A TW093123125 A TW 093123125A TW 93123125 A TW93123125 A TW 93123125A TW I290265 B TWI290265 B TW I290265B
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Description

4 1290265 % 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於半導體元件及，更特定言之，係、關於半導 體元件的加工。 【先前技術】 在微電子產業中，同時亦在涉及微觀結構之構建的其它 產業（例如，微機器（micromachine)與磁阻磁頭（magnet〇resistive head))中，存在進一步減小結構特徵之尺寸的需要。尤其在 微電子產業中，在微電子元件的尺寸正在減小之同時，對 於給定晶片尺寸需要更大量的電路。 有效的微影技術對於減少結構特徵之尺寸是至關重要 的。微影技術不僅在直接成像圖案於所要基板上方面，且 亦在製造一般用於該成像之光罩方面影響微觀結構的製 造。 大多數微影加工使用抗反射塗層（ARC)來最小化一成像 層（諸如輻射敏感抗蝕材料層）與一下層之間的反射率以增 強解析度。但是，歸因於該等層之類似的元素成份，該等 抗反射塗層材料賦予該成像層不良的餘刻選擇性。因此， 在圖案化之後的蝕刻該抗反射塗層期間，大量的成像層亦 被肩耗，其本來可能需要在隨後之钱刻步驟期間用於額外 的圖案化。 此外，對於某些微影技術，所使用的輻射敏感抗蝕材料 不向後餘刻步驟提供足以允許有效地將所要圖案傳送到 ϋ玄幸s射敏感抗餘材料下的層上的抗姓性。在許多情況下（例 94619.doc l29〇265 °，使用-超薄的輻射敏感抗蝕材料之場合、待蝕刻 層較厚之場合、要求相當大之㈣深度之場合、需要針對 給定下層使用某些钕刻劑之場合，或上述之任一組合），使 用硬光罩層。該硬光罩層充當在經圖案化輻射敏感抗餘材 枓與該待圖案化之下層之間的中間層。該硬光罩層自經圖 案化輻射敏感抗㈣料層接㈣案，且將該圖案傳送至該 下層。該硬光罩層應能承受傳送該圖案所需的㈣加工。 雖然已知許多適於用作抗反射塗層成份之材料，但是存 在對改良的抗反射塗層成份（該成份對輻射敏感抗蝕材 料，對硬光罩層及對下層具有高蝕刻選擇性）的需要。另 外，許多該等已知的抗反射塗層較難塗覆於基板，例如， 塗覆該等抗反射塗層可能要求使用化學氣相沈積、物理氣 相沈積、特殊溶劑、高溫烘焙或上述方法之任一組合。 而要執行具有高蝕刻選擇性及對多次蝕刻之足夠抗蝕性 之微影技術。該等微影技術將使生產高度複雜的半導體元 件成為可能。 【發明内容】 本發明提供了用於半導體元件加工的成份及技術。在本 發明之一態樣中，提供了 一抗反射硬光罩成份。該成份包 含充分濃縮的多面體寡聚倍半矽氧烷，{RSi〇i 5}n，其中η 專於8，及一相同數目的至少一發色團部分與透明部分。該 成份可包含一酸產生劑（acid generator)、一交聯組份及一額 外的交聯組份之任一組合。 在本發明之另一態樣中，提供了一用於加工半導體元件 946l9.doc 1290265 的方法。該方法包括步驟··在基板上提供一材料層；及在 4材料層上形成一抗反射硬光罩層。該抗反射硬光罩層包 含充分濃縮的多面體寡聚倍半矽氧烷，{RSi〇i dn，其中n 等於8 ;及至少一發色團部分與透明部分。該方法可進一步 匕括步驟·在抗反射層之上形成一輻射敏感成像層；將該 幸田射敏感成像層逐圖案地曝光於輻射下，藉此在成像層内 建立輻射曝光區域之圖案；選擇性地移除該輻射敏感成像 層及忒抗反射硬光罩層之部分來曝露材料層之部分；及蝕 刻忒材料層之曝露部分，藉此在基板上形成經圖案化的材 料特徵。 參看下列詳細說明與圖式，將獲得對本發明的以及本發 明另外的特徵及優勢之更完全的瞭解。 【實施方式】 本文揭示了-抗反射硬光罩成份(下文中之"成份")。該成 份包含充分濃縮的多面體募聚倍半石夕氧烧（p〇ss)材料。該 充分濃縮的POSS材料可包含該等卿〇1山單元，其中n等 於6至12。 、在例不性貝^例中，該充分濃縮的材料係選取自 式{RSiOuh之立方體部分，其中η等於8且包含_鍵。該 充分濃縮的POSS材料應具有有益於藉由習知的旋塗來形 成一層的溶解及成膜之特性。 口玄充刀/辰縮的P0SS材料可具有如下所示之一般結構工與 II中的任一結構。 94619.doc 1290265 R RSi
R -sr
° R
0 I SiR R_3SiO、z〇S_2R R_^sf<r轵〜^〇一^丨、⑽叫拷 其中R包括一發色團部分及/或一透明部分。該R基團可另外 充當交聯組份。視該R基團之化學性質而定，在有或無額外 的交聯組份的情況下，該R基團可交聯組份。以下說明一額 外的交聯組份。在某些情況下，多個官能部分可在相同的 POSS單元上出現。因此，例如，一發色團部分與一透明部 分可在相同的P0SS單元上出現。可能需要摻合包含一發色 團部分、一透明部分及/或一交聯組份之P0SS單元。 一般地，所有充分濃縮的P0SS材料皆適用於抗反射硬光 罩之應用，因為沒有或最小含量的SiOH基團增強了 P0SS 材料之儲存穩定性。然而，以上所示之一般結構I與Π較佳。 如一般結構II中所示，P0SS材料可在立方體部分的每一拐 角處包含〇SiMe2單元。 本發明之抗反射硬光罩成份可包括（以固體計）約50重量 %(wt·%)至約98重量％2P0SS材料。例如，該成份可包括（以 固體計）約70重量％至約80重量％之POSS材料。 合適的發色團部分包括彼等可接枝於P0SS材料的SiO部 分之上的、具有合適的輻射吸收特性及不會負面地影響該 抗反射硬光罩成份或以下將要詳細說明的任何上覆的輻射 敏感層之效能的發色團部分。合適的發色團部分包括（但不 94619.doc 1290265 限於）：苯基、荔、欲二萘、螢蒽（fluoranthrenes)、蒽酮、 二苯甲酮、嗟σ頓酮（thioxanthones)、及蒽。亦可使用蒽的衍 生物，例如在1^111^1>的美國專利4,371，605，”？11(^〇卩〇1}〇11^231^ Compositions Containing N-hydroxyamide and N-hydroxyimide Sulfonates11 中所揭示的，該專利所揭示内容以引用的方式併入本文 中。對248奈米（nm)應用，9-蒽曱醇係較佳發色團。除可能 被去活化之胺基氮（例如紛硫氮雜苯（phenolthiazine)中的） 之外，該發色團部分較佳地不包含氮。對於193 nm輻射， 包含不飽和礙鍵（例如碳碳雙鍵）之非芳香族化合物亦為合 適的發色團。對於15 7 nm輻射，包含飽和碳破鍵之化合物 可作為發色團。 藉由酸催化之0-烧基化作用（〇41]<^13^〇11)或酸催化之〇 烧基化作用（C_alkylation)(例如藉由Friedel-Crafts炫基化作 用）可將該等發色團部分以化學方法附著至POSS單元的SiO 組份。或者，可藉由一酉旨化機制（esterificatio nmechanism) 將該發色團部分附著至POSS單元。在一例示性實施例中， 約5%至約40%之POSS單元包含發色團部分。該等發色團部 分之附著部位可為一芳族基，例如經基节基（hydroxybenzyl) 或經基甲基苄基（hydroxymethylbenzyl)基團。或者，藉由與 其它部分（例如環己醇或另一醇類）反應可將該等發色團部 分附著至POSS單元。用於附著該等發色團部分之反應可包 括對醇（OH)基的醋化作用（esterification)。 合適的透明部分可視該成像輻射之波長或特點而變化。 若使用193或157 nm之成像輻射，該等透明部分較佳地包含 94619.doc -10- 1290265 虱及/或有機基團（Cl或更高碳數），大體上不含不飽和碳碳 鍵例如，用於193 nm應用之一合適的透明部分為醇類或 環氧化物。若使用157 nm成像輻射，可需要包含氟之透明 部分。透明部分的數量較佳地與發色團之數量平衡來提供 所要的能量吸收與抗反射之組合。因此在一例示性實施例 中，忒成份包括相等數目的發色團部分與透明部分。 如上所述，该R基團可充當一交聯組份。該交聯組份可在 藉由產生的1及/或藉由加熱來催化的反應中交聯單 元。在有或無一額外的交聯組份的情況下，該R基可充當一 交聯組份。合適的尺基團交聯組份包括（但不限於），環氧化 物或醇類，諸如芳族醇，包括羥基苄基、苯酚、羥基甲基 苄基，或環自曰族醇，包括環己醯（cycl〇hexan〇yl)。或者，可 使用無裱醇，諸如碳氟醇、脂肪族醇、胺基、乙烯醚 ethers) 〇 一般地’藉由石夕氫化（hydrosilation)反應或藉由在該p〇ss 合成之前選擇適當地官能化（functi〇nalized)前驅體（RSi〇R3 或RS1C13)可將該發色團部分、透明部分及/或交聯組份附著 至該P0SS材料之Sio單元。見"多面體寡聚倍半 石夕氧烧及雜倍半矽氧烧（p〇lyhedral Qlig〇silses(lui〇xanes and Heterosilsesqui〇xanes)ff ^ Gelest Catalog 5 43-59(1998) ^ 其所揭示内容以引用的方式併入本文中。 具有充當交聯組份的R基團之合適的p〇SS材料的實例包 括下圖所示之實例。 94619.doc -11- 1290265
本發明之抗反射硬光罩成份可包含（以固體計）少於或等 於約5 0重量％的交聯組份。例如，該成份可包含（以固體言十） 約5重量％至約25重量％的交聯組份。 該成份可進一步包含在藉由產生的酸及/或藉由加熱所 催化之反應中，可與POSS單元反應的一額外的交聯組份。 一般地，用於該成份中之額外的交聯組份可係在負光阻技 術（negative photoresist art)中已知的任一合適的交聯劑，其 在其它方面與該成份之其它所選擇組份相容。該額外的交 聯組份於產生的酸存在下起作用以交聯P0SS單元。額外的 交聯組份包括（但不限於）：甘脲化合物，諸如，四甲氧基曱 基（tetramethoxymethyl)甘脲、甲基丙基四甲氧基甲基 (methylpropyltetramethoxymethyl)甘脲及甲基苯基四甲氧 基曱基（methylphenyltetramethoxymethyl)甘脲），以 POWDERLINK商標可自 Cytec Industries購得；2,6-雙（羥基 甲基）-對-甲酚化合物，諸如彼等發現於Massaki的日本專利 申請案 JP1293339A2, ”光阻成份（Photoresist Compositions)" 中的（該專利所揭示内容以引用的方式併入本文中）；醚化胺 基樹脂，例如甲基化三聚氰胺樹脂或丁基化三聚氰胺樹脂 94619.doc -12- 1290265 (N-曱氧基曱基-三聚氰胺（N-methoxymethyl-melamine)或 N-丁氧基甲基-三聚氰胺（N-butoxymethylrmelamine))、甲基化 甘脲及丁基化甘脲（例如可發現於Kirchmayr的加拿大專利 1204547，”基於一酸可固化（Acid-Curable)樹脂的可固化成 份，及固化該樹脂之方法（Curable Composition Based On an Acid-Curable Resin, and Process for Curing this Resin)’’中 的，該專利所揭示内容以引用的方式併入本文中）。亦可使 用其它的交聯劑（諸如雙_環氧物或雙-酚，例如雙酚-A)。可 φ 使用交聯劑之組合。在某些情況下，例如，在反應性基團 係環氧化物之場合，額外的交聯劑可非必要。 在某些情況下，藉由使用電子束照射（下文之ne-射束”）來 照射該材料可達成交聯。在該等情況下，加入一額外的交 聯組份與一酸產生劑及/或加熱係可選的。 - 合適的酸產生劑包括熱處理時釋放酸的產生酸之化合 ， 物，例如，熱酸產生劑。可使用多種已知的熱酸產生劑， 例如，2,4,4,6-四溴環己二烯酮（2,4,4,6-tetrabromocyclohexadienone)、 馨 甲苯石黃酸安息香酉旨（benzoin tosylate)、甲苯石黃酸2-石肖基苄酉旨 (2-nitrobenzyl tosylate)及其它有機石黃酸之烧基酯。活化時 產生磺酸之化合物通常是合適的。在Sinta等人的美國專利 5,886，102，n 抗反射塗層成份（Antireflective Coating Compositions)’’ 中（下文中之"Sinta")及在 Pavelchek 等人的 美國專利5,939,236，π包含光酸產生劑之抗反射塗層成份 (Antireflective Coating Compositions Comprising Photoacid Generators)”中（下文中之"Pavelchek")，說明了其它合適的 94619.doc -13- 1290265 熱活化（thermally activated)酸產生劑，該等專利所揭示内 容以引用的方式併入本文中。若須要，可使用輻射敏感酸 產生 >彳替代熱I產生劑’或與之組合使用。在Sinta及 Pavelchek中說明了合適的輻射敏感酸產生劑之實例。亦可 使用在光阻技術中已知的其它輻射敏感酸產生劑，只需其 與該成份之其它組份相容。在使用輻射敏感酸產生劑之場 合’可藉由應用適當輕射以引起接下來催化交聯反應之酸 的產生’來降低成份之固化（例如交聯）溫度。即使使用輻射 敏感酸產生劑’仍然較佳地將該成份熱處理來加速該交聯 過程，例如，在流水線生產的情況下。 本發明之抗反射硬光罩成份可包括（以固體計）約1重量％ 至約20重篁％之酸產生劑。例如，該成份可包括（以固體計） 約1重量％至約15重量％之酸產生劑。 可將忒成份與任何所要的抗敍材料組合使用來形成一微 影結構。較佳地，該抗蝕劑能在更短波長的紫外輻射（例 如，小於200 nm的波長）或e_射束輻射下成像。在 BuCChignano等人的美國專利6,〇37,〇97，，，使用新的改良的 KRS抗蝕劑系統將射束應用於光罩製造 Application to Mask Making Using New Improved KRS Resist System)”中說明了合適的抗蝕材料之實例，該專利所 揭示内容以引用的方式併入本文中。 在塗覆於所要的基板之前，該成份一般將包含一溶劑。 忒/谷劑可係任何習知地與抗蝕劑一同使用之溶劑，其在其 它方面對該成份之抗反射硬光罩效能不具有任何過度負面 94619.doc 14 1290265 的影響。合適的溶劑包括（但不限於），乙酸丙二醇單甲基鱗 酉旨（propylene glycol monomethyl ether acetate)、環己酉同及 酸乙酯。用於塗覆於基板之成份中的溶劑量應足以達到約5 重量％至約20重量％之固體含量。更高固體含量的調配物一 般地將產生更厚之塗覆層。該成份可進一步包含一微小劑 量之助劑組份（例如，在此項技術中已知的鹼性添加劑（base additive)) 〇 可藉由使用習知的方法將該POSS材料、交聯組份及酸產 生劑與任何其它所要的成份化合來製備該成份。以下說明 了使用該成份之抗反射硬光罩層的形成。 該等抗反射硬光罩層適用於應用於製造半導體基板上之 積體電路的微影加工。例如，該等抗反射硬光罩層尤其適 用於使用248 nm、193 nm、157 nm、X光、e-射束或其它成 像輪射之微影加工。因此，本文另一所揭示内容係加工半 導體元件之方法，如圖1所示。 一般地，半導體微影應用涉及將一圖案傳送至半導體基 板上的一材料層，如圖1之步驟102所示。視製造過程之階 段及最終產品規定之所要的材料，該材料層可係一金屬導 體層、一陶瓷絕緣體層、一半導體層或其它材料層。該成 h可形成為一抗反射硬光罩層，且較佳地藉由旋塗直接塗 復於4待圖案化之材料層上，如圖丨之步驟丨所示。隨後 烘焙該成份來移除溶劑及固化（例如，交聯）該成份。 該成份可藉由旋塗繼而烘焙以達成交聯及溶劑移除來在 基板上形成為抗反射硬光罩層。該烘焙以約攝氏250度（。〇 94619.doc 15 1290265 或更低的溫度進行。例如，烘焙以約150°C至約220°C的溫 度進行。烘培時間可視該層之厚度及烘焙溫度而變化。 該抗反射硬光罩層之厚度可視所要的功能而變化。對於 一般的應用’該抗反射硬光罩層之厚度為約〇 〇3微米（μιη) 至約5.0微米。 若/員要’亦可將該成份以與習知的旋塗式玻璃材料相似 的方式用作一介電材料。即使在通常與有機抗反射層相關 聯的薄膜厚度較薄之場合下，該抗反射硬光罩層亦可充當 一硬光罩而抵抗橫向蝕刻。 隨後可直接地或者間接地在該固化的成份上塗覆一輻射 敏感成像層，如圖1之步驟106所示。可使用旋塗技術塗覆 該輻射敏感成像層。隨後可將具有材料層、抗反射硬光罩 層及輻射敏感成像層之基板加熱（例如，前曝光烘焙）來移除 溶劑及改良輻射敏感成像層之黏著性（c〇herence)。該輻射 敏感成像層應盡可能的薄而仍充分的均勻且足以承受隨後 之加工（例如反應性離子蝕刻）以將微影圖案傳送至該下層 的基板材料層。較佳地該前曝光烘焙步驟進行約1〇秒至約 900秒。例如，前曝光烘焙之持續時間可為約15秒至約6〇 秒。丽曝光烘焙溫度可視輻射敏感成像層之玻璃轉變溫度 而變化。 溶劑移除之後，隨後將輻射敏感成像層逐圖案曝光於所 要的輻射（例如19 3 n m紫外輻射）下，如圖丨之步驟丨〇 8所示。 在使用掃描粒子束（諸如電子束）之場合，藉由用該射束掃描 該基板各處及在所要圖案令選擇性地應用該射I，可達成 94619.doc -16- 1290265 逐圖案曝光。更一般地，在使用波狀輻射（諸如193 nm紫外 輻射）之場合，藉由置放於該輻射敏感成像層之上的遮罩來 進行该逐圖案曝光。對於丨93 nm紫外輻射，總曝光能量小 於或等於約每平方公分1〇〇毫焦（millij〇ules/cm2)。例如，該 曝光能量可小於或等於每平方公分5〇毫焦。另外，該曝光 旎ϊ可為約每平方公分丨5毫焦至約每平方公分3〇毫焦。 在所要逐圖案曝光之後，通常烘焙該輻射敏感成像層（即 後曝光烘焙）來進一步完成該酸催化反應及增強經曝光圖 案之對比。後曝光烘焙以約6(rc至約175t的溫度進行。例 如，該後曝光烘焙以約9(rc至約16〇。〇的溫度進行。該後曝 光烘焙進行約30秒至約3〇〇秒之持續時間。
後曝光烘焙之後，藉由將該輻射敏感成像層與一鹼性溶 液接觸（該鹼性溶液選擇性地溶解曾曝光於輻射的該輻射 敏感成像層之區域）來獲取（例如顯影）具有所要圖案的輻射 敏感成像層，如圖丨之步驟11〇所示。較佳的鹼性溶液（例 如，顯影劑）包括氫氧化四甲基錄之水溶液。隨後一般乾燥 該基板上的所得微影結構來移除任何剩餘的顯影劑溶劑。 ，，由運用已知技術，用四氟甲烷(te㈣。rometh〇ane)(CF4) 或其匕口適的㈣劑進行㈣而將來自輻射敏感成像層之 圖案專ϋ至抗反射硬光罩層之曝露部分。隨後可將抗反射 包含金屬（諸如鉻（Cr))， 步驟112所示。例如，當該材料層 則可將氯氣/氧氣之組合（Cl2/〇2)用 94619.doc 1290265 作乾式#刻劑。 一旦該圖案傳送已發生，可使用習知的剝離技術移除任 何剩餘的輻射敏感成像層及抗反射硬光罩層。若將該抗反 射硬光罩層嚴格地用作一硬光罩層，則可使用四氟曱烷/氧 氣（CF4/02)電漿來移除該成份。 - 因此，可將該成份及所得微影結構用於建立經圖案化材 Λ 料層結構，諸如金屬配線、接觸孔或通孔、絕緣部分（諸如 鑲叙渠溝（damascene trench)或淺渠溝隔離（shallow trench _ isolation))、電容器結構之渠溝，諸如彼等可用於積體電路 元件設計者。該等成份尤其適用於建立氧化物、氮化物、 多晶矽、及/或鉻之經圖案化層之情況下。 其中適用本發明之成份的一般微影加工之實例揭示於 Douglas的美國專利4,855,017，”用於單晶圓RIE乾式蝕刻反 - 應器的渠溝#刻加工（Trench Etch Process for a Single-Wafer RIE Dry Etch Reactor)’’、Bronner等人的美國 專利5,362,663，’’雙井基板渠溝動態隨機存取記憶體單元陣 · 列之形成方法’’（Method of Forming Double Well Substrate Plate Trench DRAM Cell Array)’’、Akiba等人的美國專利 5,429,710，’’乾式蝕刻方法（Dry Etching Method)”、Nulty的 美國專利5,562,801，n氧化物層之蝕刻方法（Method of Etching an Oxide Layer)·’、Golden 等人的美國專利 5,618,751，f’使用抗蝕劑填充凹陷製造單階渠溝之方法 (Method of Making Single-Step Trenches Using Resist Fill Recess)n、Chan等人的美國專利5,744,376，n具有頂端障壁 94619.doc -18- 1290265 層之銅互連之製造方法（Method of Manufacturing Copper Interconnect With Top Barrier Layer)’’、Yew等人的美國專 利 5,801，094，M 雙金屬鑲欲製程（Dual Damascene Process)’’、Sha nmugham的美國專利 5,821，469，’’用於一電 信系統内固定電繞的裝置（Device for Securing Cables in a Telecommunications System)’’ 、Kornblit 的美國專利 5,948,570，”乾式微影蝕刻之方法（Process for Dry Lithographic Etching)”中，該等專利所揭示内容以引用的方 式併入本文中。圖案傳送加工之其它實例在W.MOREAU^々π 半導體微影，原理、實施及材料（SEMICONDUCTOR LITHOGRAPHY， PRINCIPLES， PRACTICES， AND MATERIALS)’1之第12-13章（1988)中得以說明，其所揭示内 容以引用的方式併入本文中。雖然本文說明並引用了例示 性微影加工，但應瞭解本發明不應限於任何特定微影技術 或元件結構。 本文進一步揭示了一經圖案化微影結構。該經圖案化微 影結構包括：一基板；一在該基板之上的材料層；一在該 材料層之上的經圖案化抗反射硬光罩層，該經圖案化抗反 射硬光罩層包含該成份；及一在該抗反射硬光罩層之上的 經圖案化輻射敏感成像層。 雖然本發明之說明性實施例已於本文得以說明，應瞭解 本發明不限於彼等嚴格的實施例，且熟習此項技術者可做 出各種其它變換及修改而不偏離本發明之範_或精神。提 供了下列實例來說明本發明之範疇及精神。因為給予該等 94619.doc 19 1290265 實例僅為達成說明之目的，所以實施於該等實例中之本發 明不應受限於該等實例。 實例 實例1 該等POSS材料八{(縮水甘油氧基丙基）二甲基矽氧基}倍 半矽氧烷、八{(乙基環己基丙基）二甲基矽氧基}倍半矽氧 烷、八{(丙醇）二曱基矽氧基}倍半矽氧烷及八{(苯乙酸乙酯） 二曱基矽氧基}倍半矽氧烷係自TAL材料有限公司（TAL ·
Materials，Inc.)獲得。 實例2 調酉己 將實例1中之所要POSS材料以對溶劑12-14重量％的濃度 溶解於乙酸丙二醇單甲基醚酯（PGMEA)或乳酸乙酯中。將 -可自DayChem獲得之交聯劑四甲氧基甲基甘脲以相對於 一 POSS之8重量份的濃度及全氟丁基磺酸二（第三-丁基苯基） 石典（di(t七utylphenyl)iodoniumperfluorobutylsulfonate)(Dl:BPI-PFBuS)以相 _ 對於POSS之4重量份的濃度加入該溶液。 實例3 薄膜之形成及光學特性 將如實例2中所述而製備的分別包含八{(縮水甘油氧基 丙基）二甲基矽氧基}倍半矽氧烷、八{(乙基環己基丙基）二 曱基矽氧基}倍半矽氧烷、八{(丙醇）二甲基矽氧基}倍半矽 氧烷及八{(苯乙酸乙酯）二曱基矽氧基}倍半矽氧烷之調配 物 POSS A、POSS B、POSS C 及 POSS D以每分鐘 3,000 轉的 94619.doc -20- 1290265 轉速於一 200毫米矽晶圓上旋塗60秒。該薄膜厚度在1，700 至2,5 00埃的範圍内。將該旋塗薄膜在200°C固化60秒。光學 常數（在193 nm之折射率η及消光係數k)係使用由n&k技術 有限公司（n&k Technology，Inc.)製造的n&k分析器來量測。 1 93 nm輻射下的薄膜的光學特性如下所示： 薄膜POSS η Κ POSS A 1.611 0.030 POSS B 1.645 0.050 POSS C 1.647 0.026 POSS D 1.689 0.205 POSSA&D (4:1 重量/重量） 1.735 0.278 POSSB&D (4:1 重量/重量） 1.762 0.308 實例4 1 9 3 nm微影及蝕刻該抗反射硬光罩層： 如實例3中所說明，使用POSS A及POSS D之混合物來形 成該硬光罩層。將PAR 715基於丙烯酸系之光阻（自 Sumitomo獲得）在經固化抗反射硬光罩層之上旋塗至約300 nm之厚度。將該光阻在130°C烘焙60秒。隨後使用一具有使 用APSM主光罩之習知及環形照明之0.6 ΝΑ 193 nm Nikon 步進機來使該光阻層成像。逐圖案曝光之後，將該光阻層 在130°C烘焙60秒。隨後使用商業顯影劑（〇 26μ TMAH(氫 氧化四甲基銨））來顯影該影像。所得圖案顯示113.75 nm及 122.5 nm相等線（eqUai iines)及空間圖案。 隨後使用TEL DRM(數位輻射計）工具藉由2〇秒的基於石炭 氟化合物之蝕刻將該圖案傳送至抗反射硬光罩層中。光阻 與抗反射硬光罩層之間的|虫刻選擇性超過1 〇比1，說明了事 實上在該抗反射硬光罩開放蝕刻（0pen etch)期間無光阻損 94619.doc 21 1290265 失。 f於該光阻（PAR 715)，❹在TELDRM工具上執行的基 於石反氟化合物之蝕刻，該抗反射硬光罩層與一含氧化物之 材料層之間存在的薄膜之間的蝕刻選擇性取決於實例3之 該等聚合物薄膜，分別為2.5比1及3.3比1。該等組合的蝕刻 選擇性給予了優於任何已知的有機硬光罩的大於20比1的 將邊圖案自氧化物傳送至有機光阻的總體银刻選擇性。 【圖式簡單說明】 圖1係說明根據本發明之一實施例之用於加工半導體元 件的例示性技術之流程圖。 94619.doc -22-

Claims (1)

  1. 丫125號專利中請案 又申請專利範圍替換本(96年4月）^ 十、申請專利範圍： Y 種抗反射硬光罩成份，包含： {RSi0L5}n，其 一充分濃縮的多面體寡聚倍半矽氧烷 中η等於8 ; 至少一發色團部分與透明部分；以及 5〇重量％至98重量％之多面體募聚倍半矽氧烷。 如明求項1之成份，其中以固體計之多面體寡聚倍半 燒的範圍為70重量％至80重量％。 3· ^請求項！之成份，其中每—發色團部分係選自由笨基、4 屈、嵌二萘、螢蒽、蒽酮、二苯甲酮、噻噸酮、蒽、茛 的衍^勿、9-蒽甲醇、盼硫氮雜苯、包含不飽和碳麵: 2非芳族化合物、包含飽和碳碳鍵的化合物及包括該等 前述的發色團中至少一者的成份所組成之群。 人 4·如請求们之成份，其中每一透明部分大體上不 和 碳碳雙鍵。 5·如請求項1之成份，其中至少一透明部分包含氟。 6·如明求項1之成份，其中該等存在的透明部分中少於或等 &5〇%的透明部分不含不飽和碳碳鍵。 7.如凊求項！之成份，其中每一透明部分對μ?奈米輕射係 透明的。 8·如請求項1之成份，包含相等數目的發色團部分與透明部 9·如明求項1之成份，進一步包含一交聯組份。 10·如凊求項9之成份，其中該交聯組份係選自由環氧化物、 1290265 醇类:、芳族醇、羥基节基、苯酚、羥基甲基节基、環賴 方矢酵、環已醯、無環醇、碳氟醇、脂肪族醇、胺基、乙 稀鱗及包含該等前述交聯組份中至 ^ 考的成份所組成 之群。 η.如請求項9之成份，包含以固體計少於或等於約5〇重量％ 之交聯組份。 12.如請求項9之成份，包含以固體計約5重量％至約25重量％ 之父聯組份。 l3·如請求項1之成份，進一步包含一額外的交聯組份。 如明求項13之成伤，其中該額外的交聯組份係選自由甘 脲 '甲基化甘脲、丁基化甘脲、四甲氧基甲基甘脲、甲 基丙基四甲氧基曱基甘脲、甲基苯基四甲氧基曱基甘 脲、2,6_雙（羥基甲基）-對_甲酚、醚化胺基樹脂、甲基化 一聚氰fe樹脂、N-甲氧基甲基-三聚氰胺、丁基化三聚氰 胺樹脂、N-丁氧基甲基-三聚氰胺、雙-環氧物、雙-酚、 雙酚-A、及包含該等前述交聯組份中至少一者的成份所 組成之群。 15·如請求項丨之成份，進一步包含一酸產生劑。 16·如請求項15之成份，其中該酸產生劑係選自由下列各物 組成之群：2,4,4,6-四溴環己二烯酮、曱苯磺酸安息香酯、 甲笨磺酸2-硝基苄酯、有機磺酸之烷基酯、及包含該等前 述酸產生劑中至少一者的組合。 1 7 ·如凊求項15之成份’其中該酸產生劑係一熱酸產生劑。 18·如請求項15之成份，包含以固體計1重量％至2〇重量％之 1290265 酸產生劑。 19. 20. 21. 22. 23. 如請求項1 5之成份，包含以固體計1重量％至丨5重量y〇之 酸產生劑。 一種用於加工一半導體元件的方法，該方法包括步驟： 在一基板上提供一材料層； 在該材料層之上形成一抗反射硬光罩層，該抗反射硬 光罩層包含： 一充分濃縮的多面體寡聚倍半矽氧烷，{RSiOi ，其 中η等於8 ; 至少一發色團部分與透明部分；以及 以固體計50重量％至98重量％之多面體寡聚倍半矽 氡烧； 在該抗反射硬光罩層之上形成一輻射敏感成像層； 將該輻射敏感成像層逐圖案地曝光於輻射下，藉此 在該成像層中建立輻射曝光區域之一圖案； 選擇性地移除該輻射敏感成像層及該抗反射硬光罩 層之部分來曝露該材料層之部分；及 蝕刻該材料層之該等曝露部分，藉此在該基板上形 成一經圖案化材料特徵。 如請求項20之方法，另外包括自該材料層移除剩餘輻射 敏感成像層及抗反射硬光罩層之步驟。 如4求項20之方法，其中該輻射係具有小於或等於奈 米波長之紫外輻射。 τ' 如清求項20之方法，其中該輻射係電子束輻射。 1290265 ry λ •如請求項20之方法，其中該材料層包括一材料，該材料 係選自由一導體材料、一半導體材料、一磁材料、一絕 緣材料、一金屬、一介電材料及包括該等前述材料中至 少一者的組合所組成之群。 25·如請求項20之方法，其中該材料層包括氧化物、氮化物、 多晶石夕及鉻中至少一者。 26·如請求項20之方法，其中該抗反射硬光罩層具有〇 〇3微米 至5微米之厚度。 27·如請求項20之方法，其中該形成步驟包括烘焙該抗反射 硬光罩層之步驟。 28· —種經圖案化微影結構，包括·· 一基板； 一在該基板之上的材料層； 一在該材料層之上的經圖案化抗反射硬光罩層，該經 圖案化抗反射硬光罩層包含： 一充分濃縮的多面體寡聚倍半矽氧烷，{RSi〇15}n， 其中η等於8 ; 至少一發色團部分及透明部分； 一在該抗反射硬光罩層之上的經圖案化輻射敏感成像 層；以及 以固體計50重量％至98重量％之多面體募聚倍半矽氧 烷。
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