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本文討論了自旋上的有機和無機硬掩模的研究進(jìn)展，與CVD選項相比，附加選項提供了高吞吐量和幾種替代材料選項，自旋碳(SOC)是一種含高碳的聚合物溶液，作為涂層材料，需要溶于有機溶性。介紹了在良好填充、低排氣、高熱穩(wěn)定性和平面化性能方面的進(jìn)展。
圖1
圖1顯示了SOC聚合物的一般結(jié)構(gòu)，圖2是由1-（9-鄰烯烯基）-3-苯基-2-丙基-1-醇(A)、對苯酚(PP)和二苯基苯(DVB)組成的SOC聚合物示例。通過將高碳聚合物溶解在上述安全溶劑中，得到了一種典型的SOC配方。有些聚合物在一定的烘烤溫度以上是自交聯(lián)。一般使用自交聯(lián)聚合物可以有效地交聯(lián)，有助于減少廢氣。根據(jù)聚合物類型的不同，配方中加入了交聯(lián)劑和熱酸發(fā)生器(TAG)等其他成分，以便在隨后的BARC和抵抗涂層中烘烤后不會發(fā)生混合。典型的SOC烘烤溫度范圍在220到400°C之間。
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圖2
在烘烤過程中應(yīng)盡量減少廢氣，因為在烘烤過程中產(chǎn)生的可凝結(jié)氣體側(cè)產(chǎn)品會污染熱板單元，造成生產(chǎn)環(huán)境缺陷。在石英晶體平衡上累積收集在250°C烘烤的20個6英寸晶圓60秒的可凝材料的優(yōu)化SOC配方的廢氣量，新版本的SOC配方有助于減少排氣量，比舊版本減少約4倍。在三層過程中，通過氟碳等離子體蝕刻，如四氟化碳、CHF3或C4F8，將抗蝕劑圖案轉(zhuǎn)移到SiBARC上，用氧等離子體將模式從SiBARC轉(zhuǎn)移到SOC層，然后用氟碳等離子體將模式轉(zhuǎn)移到基底中，在大多數(shù)情況下，使用TEOS二氧化硅層，其中蝕刻的SOC模式用作掩模，優(yōu)化后的SOC對氟碳等離子體的蝕刻率低，對氧等離子體的蝕刻率高，這是三層反應(yīng)過程中良好的蝕刻選擇性所必需的。
在一些涉及雙圖案或涉及地形的應(yīng)用中，需要良好的填充和平面化，以在隨后的光刻過程中實現(xiàn)良好的CDU，SOC配方在600nm深度250nm厚度，75nm圖案涂層，在240°C/60秒下烘烤。
該SOC配方的交聯(lián)溫度為180-190°C，低于交聯(lián)溫度的聚合物由于交聯(lián)前的良好流動，能夠很好地填充，在聚合物3中加入增塑劑(Tg149°C)，通過提高SOC4的充填性能，與Via圖案不同，SOC1以200nm的速度涂在100nm高度的線圖案晶片上，并在150°C/60s+400°C/120s下烘烤，55nmLS完全填充，配方具有良好的平面化能力。
隨著時間的推移，這種冷凝物會落回到晶片上而導(dǎo)致缺陷，如果冷凝物過多，就會引發(fā)頻繁清洗熱板室蓋，并降低吞吐量，使用類似于第2.2節(jié)所述的石英晶體微天平測量廢氣，用于這些測量的烘焙溫度是推薦的配方烘焙條件如下：OBARCs200°C，Si-BARC230°C，TiMHM240°C，ZrOx250°C和WOx300°C，全部為60秒。
這里描述的金屬硬掩模可以覆蓋從低至10nm到300nm厚度的良好膜均勻性，此外，使用SC1可以很容易地剝離包含在有機HM上的MHM膜，而不影響有機HM，這是與Si-BARCHM相比的另一個優(yōu)點，因為它們很難濕條。
由于采用CVD工藝沉積的無機SiON和SiN等硬掩模是保形型，因此在沒有任何空洞形成的情況下，特別是對于高縱橫比，填充地形是非常具有挑戰(zhàn)性的。除了蝕刻、易于濕去除和通量優(yōu)勢外，基于TiOx的MHM配方被發(fā)現(xiàn)可以提供高達(dá)50%的EUV光敏性提高。AZ?Spin-onTiOx材料也證明了與有機底層相比具有增強的光敏性。以AZ?Spin-onTiOx的金屬底層材料作為EUV底層(EBL92A)在225、240°C/60、270°C/60s時，EUV抗蝕靈敏度分別提高了29.4%、39.7%和49.2%，在較高的烘烤條件下，可以觀察到更多的光敏性提高，然而，在光敏性和LWR之間存在著權(quán)衡，LWR隨著光敏性的增強而惡化，對含有光阻劑或底層的金屬氧化物納米顆粒具有較高的EUV光敏性，金屬氧化物幫助從EUV輻射中產(chǎn)生更多的二次電子。
制造基于自旋金屬氧化物溶液的保質(zhì)期穩(wěn)定性可達(dá)6個月是一個挑戰(zhàn)，因為金屬氧化物具有高度親水，導(dǎo)致吸水，而且傾向于隨著時間的推移形成粒子。我們修改了配方來解決這些問題，如表6所示，以基于ZrOx的MHM為例，基于實時老化研究，所有AZ?自旋MHM材料都具有良好的保質(zhì)期性能。表6顯示了AZ?自旋ZrOx樣品在不同溫度存儲條件下的LPC測量值。在-20°C、-20°C、250°C和40°C6個月內(nèi)，液體顆粒計數(shù)(LPC)無顯著變化。通過對AZ?自旋TiOx樣品的保質(zhì)期研究，獲得了更低的粒子計數(shù)。
我們設(shè)計了高碳聚合物，并通過聚合物和配方設(shè)計提高了SOC的性能，使用可交聯(lián)的聚合物減少了排出的氣體，低Tg聚合物具有良好的填充性能，并在高Tg聚合物中加入增塑劑，提高了填充性能，優(yōu)化后的基于PGMEA的SOC配方具有高碳含量，良好的填/找平性能，光刻性能適用于三層工藝。在無機硬掩模上，研制了耐高鹵素等離子體刻蝕的新型TiOx、ZrOx和WOx材料，還具有良好的剝離性和大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)濕化學(xué)物質(zhì)，通過保質(zhì)期或鍋的壽命研究，驗證了AZ?自旋MHM樣品的材料穩(wěn)定性。整體AZ?自旋ZrOx材料比TiOx和WOx材料具有更好的耐蝕性。